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        BIM技術(shù)在城市軌道交通工程的總體性應(yīng)用

        2019-10-11 06:08:52石繼斌楊勇
        鐵路技術(shù)創(chuàng)新 2019年4期
        關(guān)鍵詞:軌道交通構(gòu)件流程

        石繼斌,楊勇

        (中鐵一院集團(tuán)山東建筑設(shè)計(jì)院有限公司,山東 青島 266108)

        0 引言

        建筑信息模型(BIM)技術(shù)是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的三維信息集成技術(shù),是對(duì)工程物理信息和功能信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)對(duì)BIM的定義分3個(gè)部分:BIM是一個(gè)設(shè)施(建設(shè)項(xiàng)目)物理和功能特性的數(shù)字表達(dá);BIM是一個(gè)共享的知識(shí)資源,是一個(gè)分享有關(guān)該設(shè)施的信息,為其從建設(shè)到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過(guò)程;在項(xiàng)目不同階段,不同利益相關(guān)方通過(guò)在BIM中插入、提取、更新和修改信息,以支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)[1]。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 51212—2016《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)BIM定義為:在建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi),對(duì)其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá),并依此設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維的過(guò)程和結(jié)果的總稱,簡(jiǎn)稱模型。

        1 總體性實(shí)施方案

        基于城市軌道交通工程BIM技術(shù)應(yīng)用總體性實(shí)施方案框架要求,明確設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各階段BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)、工作內(nèi)容和技術(shù)要求、實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃、制度保障、流程策劃等。

        1.1 應(yīng)用目標(biāo)

        在城市軌道交通工程中,BIM技術(shù)應(yīng)用的總體性目標(biāo)是:通過(guò)在項(xiàng)目全生命周期應(yīng)用BIM技術(shù),全面提升城市軌道交通項(xiàng)目管理水平,提高項(xiàng)目質(zhì)量、縮短建設(shè)工期、減少資源浪費(fèi)、控制工程投資;獲得管理效益、技術(shù)效益、經(jīng)濟(jì)效益;在運(yùn)維階段,創(chuàng)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型和運(yùn)維管理系統(tǒng),方便設(shè)施設(shè)備等資產(chǎn)運(yùn)維管理[2];最終,基于各階段、各參與方的BIM模型,形成城市軌道交通RIM大數(shù)據(jù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)城市軌道交通的BLM(Building Lifecycle Management)管理。

        該總體性目標(biāo)分設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維3個(gè)階段實(shí)施,各階段應(yīng)用目標(biāo)見(jiàn)圖1。

        1.2 工作內(nèi)容和技術(shù)要求

        在城市軌道交通工程各階段的BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)工作內(nèi)容和技術(shù)要求見(jiàn)表1。

        1.3 實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃

        確立城市軌道交通工程各階段BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)的工作內(nèi)容及技術(shù)點(diǎn)要求后,進(jìn)行總體性實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃的編定。明確參建各單位、各階段BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)度時(shí)間,各單位編制節(jié)點(diǎn)計(jì)劃(見(jiàn)表2)。

        1.4 制度保障

        在城市軌道交通工程中,需建立如下制度保障性措施策劃:

        圖1 總體性實(shí)施方案各階段應(yīng)用目標(biāo)

        表1 BIM應(yīng)用點(diǎn)工作內(nèi)容和技術(shù)要求[3]

        續(xù)表1

        (1)建立由建設(shè)單位為主導(dǎo)的BIM技術(shù)應(yīng)用制度性保障措施,協(xié)助建設(shè)單位明確BIM技術(shù)應(yīng)用需求和目標(biāo),確保BIM技術(shù)應(yīng)用順利實(shí)施[4];

        (2)制度適用范圍包括工程各參與方(建設(shè)單位、設(shè)計(jì)總體單位、設(shè)計(jì)咨詢單位、工點(diǎn)設(shè)計(jì)單位、BIM咨詢單位、施工單位、監(jiān)理單位等),且制度貫穿于工程項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程;

        (3)建立健全每周或每月BIM例會(huì)制度,定期定時(shí)匯報(bào)BIM技術(shù)應(yīng)用工作情況和工作進(jìn)展,并及時(shí)反饋BIM工作中遇到的問(wèn)題及解決辦法;

        (4)建立各項(xiàng)制度保障性措施獎(jiǎng)懲辦法。

        1.5 流程策劃

        在城市軌道交通工程中,各參建單位在參與各階段的BIM技術(shù)應(yīng)用體系見(jiàn)表3。

        各參建單位在參與各階段的流程策劃見(jiàn)圖2。

        表2 BIM技術(shù)總體實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃

        2 標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用體系

        2.1 架構(gòu)概述

        選擇統(tǒng)一的應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是創(chuàng)建BIM模型和BIM技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵[5]。BIM模型數(shù)據(jù)通過(guò)協(xié)同平臺(tái)共享、傳遞,要靠統(tǒng)一的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)約束。通過(guò)積累和總結(jié)BIM技術(shù)項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),搭建企業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)體系框架,編寫(xiě)企業(yè)級(jí)BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)[6]。

        BIM模型標(biāo)準(zhǔn)研究立足于實(shí)現(xiàn)城市軌道交通工程計(jì)算機(jī)制圖規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化,提升設(shè)計(jì)水平。促進(jìn)城市軌道交通BIM技術(shù)軟件的研發(fā)。BIM模型標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)范圍包括:建筑、導(dǎo)向標(biāo)識(shí)、裝飾、車站管線綜合、地下結(jié)構(gòu)、地上結(jié)構(gòu)、防水工程籌劃、橋梁、供電系統(tǒng)及變電所、牽引網(wǎng)、電力監(jiān)控、雜散電流防護(hù)、電源整合、動(dòng)力照明、給排水、通風(fēng)空調(diào)、線路、路基、軌道、限界、軌旁、通信、乘客信息系統(tǒng)(PIS)、信號(hào)、自動(dòng)售檢票(AFC)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(FAS)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)、綜合監(jiān)控(ISCS)、辦公自動(dòng)化(OA)、門(mén)禁(ACS)、電扶梯、站臺(tái)門(mén)等32個(gè)專業(yè)及系統(tǒng)。

        2.2 主要標(biāo)準(zhǔn)

        在城市軌道交通工程標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用體系中,主要標(biāo)準(zhǔn)有:《城市軌道交通BIM技術(shù)應(yīng)用環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》《城市軌道交通BIM信息模型創(chuàng)建及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》《城市軌道交通BIM模型交付標(biāo)準(zhǔn)》《城市軌道交通BIM管線綜合標(biāo)準(zhǔn)》《城市軌道交通BIM精細(xì)化管理標(biāo)準(zhǔn)》《城市軌道交通BIM構(gòu)建編碼標(biāo)準(zhǔn)》《城市軌道交通BIM成果審核流程》《城市軌道交通BIM技術(shù)應(yīng)用指南》《城市軌道交通BIM成果審核指南》。

        表3 BIM技術(shù)應(yīng)用體系

        圖2 流程策劃

        3 BIM成果審核

        3.1 審核流程

        BIM技術(shù)應(yīng)用按照設(shè)計(jì)階段、施工階段及BIM技術(shù)總結(jié)階段分階段進(jìn)行管理,保證管理流程的完整性,通過(guò)《城市軌道交通BIM成果審核指南》,明確不同管理單位或部門(mén)在BIM成果審核過(guò)程中的審查周期、流程流轉(zhuǎn)、審查范圍、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、量化考核規(guī)則及各類程序性文件模板等。各階段審核流程見(jiàn)圖3。

        3.2 審核內(nèi)容

        3.2.1 設(shè)計(jì)階段

        (1)初步設(shè)計(jì)階段。

        審核范圍:本階段BIM應(yīng)用成果文件。

        審核條件:設(shè)計(jì)模型審核階段,設(shè)計(jì)模型應(yīng)滿足設(shè)計(jì)階段BIM應(yīng)用需求,模型應(yīng)具備設(shè)計(jì)圖紙中的基本構(gòu)件。模型細(xì)度一般為L(zhǎng)OD200~LOD300。

        圖3 各階段審核流程

        審核內(nèi)容:模型是否準(zhǔn)確表現(xiàn)各專業(yè)構(gòu)件基本形態(tài)、尺寸及基本構(gòu)造及標(biāo)注;基本構(gòu)件的造型、尺寸;設(shè)計(jì)信息是否表達(dá)完整。

        (2)施工圖優(yōu)化階段。

        審核范圍:本階段BIM應(yīng)用成果文件。

        審核條件:施工圖優(yōu)化模型審核階段,審核對(duì)象是在設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)完善的深化設(shè)計(jì)模型。模型細(xì)度一般為L(zhǎng)OD300~LOD400。

        審核內(nèi)容:所建模型的精確造型、位置、尺寸等。如構(gòu)件和構(gòu)件的精確尺寸;構(gòu)件外部造型、層高、降板的標(biāo)高;以及涉及到跨工種協(xié)同作業(yè)的信息,如機(jī)電預(yù)埋件、預(yù)留孔洞等;部分細(xì)度達(dá)到LOD400的構(gòu)件應(yīng)包含構(gòu)件的詳細(xì)信息。

        3.2.2 施工階段

        審核范圍:本階段BIM應(yīng)用成果文件。

        審核條件:施工模型審核階段,審核對(duì)象是在深化設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)變更后,修改完善的模型,模型細(xì)度一般為L(zhǎng)OD300~LOD400,需預(yù)制的構(gòu)件細(xì)度應(yīng)達(dá)到LOD400。

        3.2.3 運(yùn)維階段

        審核范圍:本階段BIM應(yīng)用成果文件。

        審核條件:在運(yùn)維模型審核階段,審核對(duì)象是在施工模型的基礎(chǔ)上,添加建設(shè)單位要求交付的具有完整的構(gòu)件參數(shù)和屬性的竣工模型。根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)及甲方的要求,竣工模型細(xì)度一般為L(zhǎng)OD400~LOD500。而審核內(nèi)容則主要是檢查此類信息的完整性與正確性。

        4 平臺(tái)搭建方案

        基于BIM軟件及協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)作為設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)應(yīng)用管理平臺(tái),是企業(yè)云、是基于文件的協(xié)同管理平臺(tái)、是項(xiàng)目工程信息的管理中心。將各參建單位協(xié)同到一個(gè)共同平臺(tái)共享工程信息,并在整個(gè)項(xiàng)目生命周期中運(yùn)轉(zhuǎn)工作流程,可將企業(yè)或項(xiàng)目中分散在不同工作地點(diǎn)、不同部門(mén)的參與者全部聯(lián)接,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地協(xié)同。

        各參建單位可通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行模型文件查看、下載及協(xié)同設(shè)計(jì),平臺(tái)設(shè)置了專有權(quán)限,不同參建單位可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)賬號(hào)登錄,在云架構(gòu)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)。

        5 總體管理

        5.1 概述

        在城市軌道交通工程的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段,建立合理的人員架構(gòu)體系,設(shè)計(jì)BIM技術(shù)中心;在設(shè)計(jì)階段,進(jìn)行BIM技術(shù)應(yīng)用管理工作;在施工階段,以BIM技術(shù)應(yīng)用總牽頭人的身份,積極協(xié)調(diào)承包商對(duì)施工階段的BIM技術(shù)應(yīng)用工作實(shí)施管理[7]。其架構(gòu)體系見(jiàn)圖4。

        5.2 示范模型創(chuàng)建

        5.2.1 設(shè)計(jì)階段

        搭建站點(diǎn)、區(qū)間、車輛基地、控制中心等建筑體對(duì)象的示范設(shè)計(jì)模型,實(shí)施各項(xiàng)BIM應(yīng)用,通過(guò)模型運(yùn)用及優(yōu)化調(diào)整三維環(huán)境、場(chǎng)地分析、建筑性能模擬、仿真模擬、管線遷改等方面的可視化特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)化選擇,提升設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)品質(zhì),節(jié)省投資、加快工程實(shí)施進(jìn)度。設(shè)計(jì)階段車站土建示范模型見(jiàn)圖5。

        5.2.2 施工階段

        圖4 架構(gòu)體系

        圖5 車站土建示范模型

        基于設(shè)計(jì)階段BIM模型創(chuàng)建施工示范模型,整合施工組織方案,進(jìn)行施工仿真模擬,優(yōu)化施工方案,以可視化的手段指導(dǎo)施工,積極推廣三維技術(shù)交底,重點(diǎn)工序、工藝、工法的模擬,施工階段通過(guò)BIM模型引入風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái),進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源控制,指導(dǎo)土建規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),采用BIM進(jìn)行三維報(bào)建,土建工程量計(jì)算與復(fù)核等。實(shí)現(xiàn)提升土建施工質(zhì)量、節(jié)省工期、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約造價(jià)的目標(biāo)。施工階段車站機(jī)電示范模型見(jiàn)圖6。

        5.3 成果審查

        負(fù)責(zé)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)及時(shí)對(duì)工程參與方提交的BIM技術(shù)應(yīng)用成果進(jìn)行審核,出具咨詢審核意見(jiàn)。

        5.4 階段技術(shù)小結(jié)及總結(jié)

        在城市軌道交通BIM技術(shù)應(yīng)用總體計(jì)劃的不同階段,完成相應(yīng)的BIM技術(shù)應(yīng)用小結(jié)和技術(shù)應(yīng)用總結(jié)。技術(shù)小結(jié)及總結(jié)流程見(jiàn)圖7。

        6 軟件開(kāi)發(fā)

        圖6 車站機(jī)電示范模型

        在BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)施過(guò)程中,設(shè)計(jì)效率很大程度上取決于企業(yè)構(gòu)件庫(kù)水平的高低。如何合理管理已有族文件、與設(shè)計(jì)工具無(wú)縫連接、保護(hù)自主創(chuàng)建族文件及標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件庫(kù),提高構(gòu)件庫(kù)質(zhì)量等問(wèn)題都關(guān)系到提高BIM工具的使用效率。

        6.1 構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)

        軌道交通構(gòu)件庫(kù)的創(chuàng)建及信息封裝基于構(gòu)件庫(kù)創(chuàng)建與管理標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)件庫(kù)系統(tǒng)通過(guò)授權(quán)、共享、加密機(jī)制,協(xié)助城市軌道交通建立安全、有效的BIM構(gòu)件庫(kù),形成BIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),有效提升城市軌道交通的BIM核心競(jìng)爭(zhēng)力[8]。構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖8。

        6.2 全生命周期BIM數(shù)據(jù)管理平臺(tái)開(kāi)發(fā)方案

        建立城市軌道交通工程的全生命周期BIM數(shù)據(jù)管理平臺(tái)開(kāi)發(fā)方案,其數(shù)據(jù)管理平臺(tái)架構(gòu)見(jiàn)圖9。

        7 培訓(xùn)支持

        7.1 需求調(diào)研

        由于城市軌道交通工程具有參與單位多、協(xié)調(diào)管理難度大,空間有限、專業(yè)空間交叉復(fù)雜、設(shè)計(jì)變更頻繁等特點(diǎn),為了更好運(yùn)用BIM技術(shù),各參見(jiàn)單位需進(jìn)行培訓(xùn)。培訓(xùn)落實(shí)前,要對(duì)各單位進(jìn)行需求調(diào)研。

        7.2 培訓(xùn)計(jì)劃及教材編制

        制定培訓(xùn)計(jì)劃并編訂培訓(xùn)教材,教材中應(yīng)包含各參建設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維BIM工程技術(shù)人員需要最基本掌握的三維建模軟件初、中級(jí)操作應(yīng)用;協(xié)同管理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)文件上傳、下載的操作;模型瀏覽軟件進(jìn)行模型瀏覽、檢查、標(biāo)記等相關(guān)內(nèi)容。

        圖7 技術(shù)小結(jié)及總結(jié)流程

        圖8 構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)架構(gòu)

        圖9 數(shù)據(jù)管理平臺(tái)架構(gòu)

        7.3 培訓(xùn)考核及技術(shù)支持

        (1)考核工作必須客觀、公平、公正,考核過(guò)程和考核結(jié)果公開(kāi);

        (2)考核工作要嚴(yán)格本辦法規(guī)定進(jìn)行考核,不得隨意更改考核內(nèi)容,考核方式等;

        (3)對(duì)考核結(jié)果要有獎(jiǎng)有懲,獎(jiǎng)懲結(jié)合,實(shí)行有差別原則,獎(jiǎng)懲方式明確;

        (4)對(duì)各參建設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)單位有關(guān)BIM技術(shù)運(yùn)用范疇內(nèi)的進(jìn)行技術(shù)支持。

        8 交付成果清單

        在城市軌道交通工程中,階段性BIM成果交付內(nèi)容清單見(jiàn)表4。

        表4 階段性BIM成果交付內(nèi)容清單

        續(xù)表4

        9 結(jié)束語(yǔ)

        目前,城市軌道交通行業(yè)中設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)的分離現(xiàn)狀以及采用傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)帶來(lái)的信息量限制及建設(shè)過(guò)程信息缺失,給城市軌道交通工程的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)[9]。BIM技術(shù)的應(yīng)用可有效解決信息記錄、傳承問(wèn)題[10]。要規(guī)范BIM技術(shù)應(yīng)用流程,建立、完善總體性應(yīng)用框架并實(shí)施,提高BIM技術(shù)應(yīng)用效率,打造一個(gè)融設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等項(xiàng)目全生命周期的數(shù)字化、可視化、一體化系統(tǒng)信息管理平臺(tái),為真正實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)維護(hù)信息化提供有效的技術(shù)、流程、制度的保障。

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