城軌交通工程區(qū)間BIM模型自動(dòng)生成工程量清單的建模規(guī)則研究

摘" 要：該文探討城際鐵路和城市軌道交通工程區(qū)間BIM模型自動(dòng)生成工程量清單的建模規(guī)則技術(shù)路線。首先，介紹數(shù)據(jù)收集與整合、BIM模型構(gòu)建、參數(shù)化建模規(guī)則設(shè)計(jì)、智能化工程量清單生成、驗(yàn)證與修正及輸出與應(yīng)用等關(guān)鍵步驟。隨后，討論盾構(gòu)法和礦山法區(qū)間斷面模型創(chuàng)建演示的步驟及應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)。最后，強(qiáng)調(diào)編碼規(guī)則在實(shí)施BIM模型自動(dòng)生成工程量清單過(guò)程中的重要性。綜合這些內(nèi)容，該文提供一套全面的技術(shù)路線，為城際鐵路和城市軌道交通工程的工程量清單自動(dòng)生成提供有力的指導(dǎo)和支持。

關(guān)鍵詞：BIM模型;建模規(guī)則;盾構(gòu)法;礦山法;編碼規(guī)則

中圖分類號(hào)：TU" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）26-0113-04

Abstract： This article explores the modeling rules and technical routes for the automatic generation of bill of quantities for intercity railway and urban rail transit engineering interval BIM models. Firstly， the key steps of data collection and integration， BIM model construction， parameterized modeling rule design， intelligent engineering quantity list generation， validation and correction， as well as output and application were introduced. Subsequently， the steps and application development trends for creating and demonstrating section models for shield tunneling and mining methods were discussed. Finally， the importance of coding rules in the implementation of BIM model automatic generation of bill of quantities was emphasized. Based on these contents， this article provides a comprehensive technical roadmap， which provides strong guidance and support for the automatic generation of engineering quantity lists for intercity railways and urban rail transit projects.

Keywords： BIM model; modeling rules; shield tunneling method; mining method; encoding rules

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日益成為城市發(fā)展的重要組成部分。城際鐵路和城市軌道交通工程作為城市交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，承擔(dān)著連接城市之間及城市內(nèi)部的重要職責(zé)。為了提高工程建設(shè)的效率和質(zhì)量，引入建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)已成為當(dāng)前工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重要趨勢(shì)。城際鐵路和城市軌道交通工程的建設(shè)往往涉及大量的工程量清單編制工作，而傳統(tǒng)的手工編制方式存在著效率低、易出錯(cuò)等問(wèn)題。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用于城際鐵路和城市軌道交通工程的工程量清單自動(dòng)生成中，成為提高工程管理和建設(shè)效率的有效途徑之一。

本文旨在研究城際鐵路和城市軌道交通工程區(qū)間BIM模型自動(dòng)生成工程量清單的建模規(guī)則。通過(guò)分析工程量清單編制的特點(diǎn)和要求，結(jié)合BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提出一套適用于城際鐵路和城市軌道交通工程的BIM模型自動(dòng)生成工程量清單的建模規(guī)則。這將為工程管理者和工程師在城際鐵路和城市軌道交通工程建設(shè)中，提供一種高效、準(zhǔn)確的工程量清單編制方法，為工程建設(shè)的順利進(jìn)行提供技術(shù)支持和保障。

1 城際鐵路和城市軌道交通工程區(qū)間BIM模型自動(dòng)生成工程量清單模型創(chuàng)建及編碼規(guī)則

1.1 技術(shù)路線

首先利用BIM軟件，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范，建立城際鐵路和城市軌道交通工程的BIM模型。模型應(yīng)包括線路、軌道、車站、隧道和橋梁等各種構(gòu)件，并按照規(guī)范要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。然后，分析工程量清單編制的特點(diǎn)和要求，包括各種構(gòu)件的計(jì)量單位、計(jì)量方法、數(shù)量計(jì)算規(guī)則等。設(shè)計(jì)參數(shù)化建模規(guī)則，將工程量清單編制規(guī)則轉(zhuǎn)化為BIM模型中的參數(shù)設(shè)置和計(jì)算邏輯，以實(shí)現(xiàn)工程量的自動(dòng)生成。最后，基于設(shè)計(jì)好的參數(shù)化建模規(guī)則，利用BIM軟件中的自動(dòng)化工具，對(duì)BIM模型進(jìn)行智能化處理，自動(dòng)生成工程量清單。清單內(nèi)容應(yīng)包括各構(gòu)件的數(shù)量、長(zhǎng)度、面積和體積等詳細(xì)信息，并根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行分類和匯總。

1.2" 盾構(gòu)法區(qū)間模型創(chuàng)建及編碼規(guī)則

盾構(gòu)法區(qū)間外輪廓模型應(yīng)按照開(kāi)挖面輪廓建立，即以盾構(gòu)刀盤(pán)直徑作為橫斷面，沿著線路或隧道中心線運(yùn)用沿路徑拉伸功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，結(jié)合工程地質(zhì)模型，通過(guò)土巖分界面對(duì)輪廓體模型進(jìn)行剪切，形成最終的算量模型。

模型創(chuàng)建要求：盾構(gòu)法區(qū)間工程量模型的工程對(duì)象、構(gòu)件命名、圖層命名和模型精細(xì)度應(yīng)參照表1。模型元素應(yīng)按本規(guī)則要求命名，并歸入對(duì)應(yīng)圖層。

土體加固結(jié)構(gòu)旋噴樁應(yīng)按照?qǐng)D紙示意幾何尺寸，用實(shí)體建模工具創(chuàng)建。旋噴樁模型應(yīng)通過(guò)地形面作上部剪切。

模型屬性信息要求：為確保盾構(gòu)法區(qū)間模型在工程量計(jì)算軟件中能夠正常統(tǒng)計(jì)工程量，提高工程量統(tǒng)計(jì)效率，在QBSZMC-10105-2021《軌道交通工程BIM構(gòu)件模型創(chuàng)建與入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)》基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)和補(bǔ)充部分屬性信息要求，見(jiàn)表2。

1.3" 礦山法區(qū)間模型創(chuàng)建及編碼規(guī)則

礦山法區(qū)間工程量模型的工程對(duì)象、構(gòu)建命名、圖層命名和模型精細(xì)度詳見(jiàn)表3。模型元素應(yīng)按本規(guī)則準(zhǔn)要求命名，并歸入對(duì)應(yīng)圖層。

模型屬性信息要求：為確保礦山法區(qū)間模型在工程量計(jì)算軟件中能夠正常統(tǒng)計(jì)工程量，提高工程量統(tǒng)計(jì)效率，在QBSZMC-10105-2021《軌道交通工程BIM構(gòu)件模型創(chuàng)建與入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)》基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)和補(bǔ)充部分屬性信息要求，見(jiàn)表4。

2" 模型創(chuàng)建案例演示

2.1" 盾構(gòu)法模型創(chuàng)建演示

在盾構(gòu)法模型創(chuàng)建的演示中（圖1），首先，以開(kāi)挖面輪廓為基礎(chǔ)，以盾構(gòu)刀盤(pán)直徑作為橫斷面的參考，沿著線路或隧道中心線運(yùn)用沿路徑拉伸功能建立模型的外輪廓。這一步驟的關(guān)鍵在于確保模型與實(shí)際的地下工程環(huán)境相符，從而為后續(xù)的工程量測(cè)提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)。通過(guò)這種方法，能夠快速而準(zhǔn)確地建立起盾構(gòu)法施工所需的外輪廓模型。

其次，將結(jié)合工程地質(zhì)模型進(jìn)一步優(yōu)化盾構(gòu)法模型的創(chuàng)建過(guò)程。在充分考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)隧道或線路影響的基礎(chǔ)上，通過(guò)在模型中引入土巖分界面的信息，將模型進(jìn)行剪切，以形成更貼近實(shí)際的地質(zhì)條件的輪廓體模型。這樣的優(yōu)化不僅能夠提高模型的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，還可以為后續(xù)的施工規(guī)劃和管理提供更多的參考依據(jù)。

在整個(gè)演示過(guò)程中，重點(diǎn)展示如何使用專業(yè)的建模軟件，如利用BIM軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)上述操作。通過(guò)對(duì)軟件工具的靈活運(yùn)用，能夠更加高效地完成模型的創(chuàng)建和優(yōu)化工作。同時(shí)，也會(huì)強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和完整性的重視，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)將直接影響到模型的質(zhì)量和可靠性。最終的目標(biāo)是建立一個(gè)既符合設(shè)計(jì)要求又貼近實(shí)際地質(zhì)條件的盾構(gòu)法模型，為工程的順利進(jìn)行提供可靠的支持。

2.2" 礦山法區(qū)間斷面模型創(chuàng)建演示

在礦山法區(qū)間斷面模型的創(chuàng)建演示中（圖2），首先，要考慮到礦山工程的特殊性，即地下巖體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和變化性。因此，在創(chuàng)建斷面模型時(shí)，會(huì)特別關(guān)注地質(zhì)情況，并根據(jù)地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)和工程地質(zhì)模型合理構(gòu)建模型。這意味著需要考慮到不同地質(zhì)層的厚度、巖性、傾角等因素，以確保模型的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

其次，結(jié)合實(shí)際工程需求及礦山法開(kāi)采的特點(diǎn)，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行斷面模型的繪制和建模。在這個(gè)過(guò)程中，根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)與工程設(shè)計(jì)要求相結(jié)合，繪制出符合工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的斷面模型。這些模型將準(zhǔn)確反映出礦山法開(kāi)采區(qū)域的地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、采礦方式等關(guān)鍵信息，為后續(xù)的工程設(shè)計(jì)和施工提供重要參考。

在演示中，必須強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)的精確性和可靠性的重視，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)將直接影響到模型的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，在創(chuàng)建斷面模型時(shí)，會(huì)對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)的驗(yàn)證和分析，確保其與實(shí)際情況一致。同時(shí)，也會(huì)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行修正和優(yōu)化，以確保模型的真實(shí)性和可靠性。

最終，通過(guò)演示，目標(biāo)是建立一個(gè)既符合設(shè)計(jì)要求又貼近實(shí)際地質(zhì)條件的礦山法區(qū)間斷面模型。這樣的模型將為礦山工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工提供可靠的技術(shù)支持，幫助提高工程的效率和質(zhì)量。

3" 結(jié)論與展望

3.1" 結(jié)論

通過(guò)演示盾構(gòu)法和礦山法區(qū)間斷面模型的創(chuàng)建過(guò)程，不僅深入研究了模型建立方法，還考慮了與之相關(guān)的算量規(guī)則。在盾構(gòu)法的情境下，本文關(guān)注了開(kāi)挖面輪廓建模和工程地質(zhì)模型土巖分界面剪切對(duì)工程量清單的影響。合理的建模規(guī)則和參數(shù)設(shè)置，將有助于自動(dòng)生成符合工程量清單編制規(guī)范的清單，提高了工程管理質(zhì)量和施工效率。

在礦山法的情境下，本文著重考慮了地質(zhì)數(shù)據(jù)和工程設(shè)計(jì)要求對(duì)模型建立的影響，以及與之相關(guān)的算量規(guī)則。通過(guò)合理的建模方法和數(shù)據(jù)驗(yàn)證，建立了具有地質(zhì)準(zhǔn)確性的斷面模型，并將其轉(zhuǎn)化為可用于工程量清單編制的算量模型。這些模型不僅為礦山工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工提供了重要的技術(shù)支持，同時(shí)也為工程量的準(zhǔn)確計(jì)量和管理提供了可靠的基礎(chǔ)。

綜上所述，無(wú)論是盾構(gòu)法還是礦山法，合理的算量規(guī)則是確保工程量清單準(zhǔn)確性和可靠性的關(guān)鍵。通過(guò)將建模規(guī)則與工程量清單編制規(guī)范相結(jié)合，能夠更好地應(yīng)對(duì)不同工程背景下的挑戰(zhàn)，為工程的順利進(jìn)行提供技術(shù)支持和保障。未來(lái)，將繼續(xù)探索和優(yōu)化算量規(guī)則，不斷提升工程量清單編制的效率和質(zhì)量，為工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

3.2" 建模規(guī)則應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

建模規(guī)則的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)表明了建筑信息模型（BIM）技術(shù)在工程領(lǐng)域中的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新。首先，可以預(yù)見(jiàn)建模規(guī)則將越來(lái)越智能化，隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷發(fā)展，建模規(guī)則可以更好地理解和分析復(fù)雜的工程數(shù)據(jù)，從而自動(dòng)優(yōu)化模型設(shè)計(jì)并生成工程量清單。這將大大提高工程設(shè)計(jì)和管理的效率，減少人為錯(cuò)誤。

其次，建模規(guī)則將越來(lái)越綜合化，不再僅限于特定的工程方面，而是將各種因素綜合考慮進(jìn)去，如地質(zhì)、環(huán)境、材料等，以滿足工程的綜合性需求。這種綜合性的建模規(guī)則將為工程師和設(shè)計(jì)者提供更全面的數(shù)據(jù)支持，幫助他們作出更準(zhǔn)確和可靠的設(shè)計(jì)決策。

此外，建模規(guī)則的開(kāi)放化和標(biāo)準(zhǔn)化也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)之一。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的不斷普及和應(yīng)用，建模規(guī)則將逐漸實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，不同軟件和平臺(tái)之間可以更加方便地共享和交流建模規(guī)則，推動(dòng)工程設(shè)計(jì)和管理的協(xié)同和互操作性。

最后，建模規(guī)則的可視化和交互化將成為未來(lái)的重要趨勢(shì)。通過(guò)可視化的界面和交互式操作，工程師和管理者可以更直觀、更便捷地應(yīng)用建模規(guī)則，實(shí)現(xiàn)工程量清單的自動(dòng)生成和管理。這將使工程設(shè)計(jì)和管理過(guò)程更加靈活和高效，有助于提高工程質(zhì)量和減少成本。

綜上所述，建模規(guī)則的智能化、綜合化、開(kāi)放化、標(biāo)準(zhǔn)化、可視化和交互化是未來(lái)工程領(lǐng)域中BIM技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)，這將為工程設(shè)計(jì)和管理帶來(lái)更大的便利和創(chuàng)新。

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第一作者簡(jiǎn)介：章瀲（1987-），男，碩士，工程師。研究方向?yàn)閭鹘y(tǒng)造價(jià)與BIM技術(shù)的深度融合。