孟笑

BIM技術(shù)在鐵路工程投資編制上的應(yīng)用

孟笑

（中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055）

在鐵路工程項目中應(yīng)用BIM技術(shù)逐漸成為趨勢，BIM具有可視化、參數(shù)化、一體化、仿真性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性六大優(yōu)點，使得BIM技術(shù)能提高鐵路工程投資編制的高效性和準(zhǔn)確性。分析了鐵路工程投資編制的現(xiàn)狀，對BIM技術(shù)在鐵路工程投資編制中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，以求達(dá)到提高投資編制質(zhì)量和效率的目的。

鐵路工程；投資編制；BIM技術(shù)應(yīng)用；投資編制模型

1 鐵路工程投資編制的現(xiàn)狀

工程投資是工程建設(shè)項目的核心指標(biāo)之一，設(shè)計階段投資的編制依托于工程數(shù)量的計算和組價這兩個基礎(chǔ)。從項目前期的可行性研究階段編制投資估算，到初步設(shè)計階段編制設(shè)計概算及施工圖設(shè)計階段編制施工圖預(yù)算，都離不了這兩個基礎(chǔ)。隨著各階段設(shè)計細(xì)化，工程數(shù)量及相應(yīng)的組價也逐漸精細(xì)化。

目前鐵路工程的工程數(shù)量計算，主要由設(shè)計人員人工計算或者采用專業(yè)各自的設(shè)計軟件輔助計算后人工匯總。由于鐵路項目體量大，參與專業(yè)眾多，并且專業(yè)內(nèi)不同設(shè)計人員之間也存在一定的設(shè)計習(xí)慣差異，人工參與過多及消耗工作時間多，難以保證設(shè)計的效率及質(zhì)量。對于組價來說，工經(jīng)人員拿到設(shè)計專業(yè)的工程后，需要先進(jìn)行工點及工程數(shù)量格式的核對，確認(rèn)無誤后再根據(jù)施工方法、施工工序、施工條件等，套用合適的定額，逐條錄入鐵路工程投資編制軟件并計算，完成概預(yù)算編制。對于完整的設(shè)計項目，尤其是長大線路，投資編制單元多，工程數(shù)量龐大，耗費巨大的時間和人力，并且容易出現(xiàn)差錯漏碰等錯誤，難以進(jìn)一步提高工作效率，確保投資編制高效準(zhǔn)確。

2 鐵路工程BIM技術(shù)

BIM（Building Information Modeling）是“建筑信息模型”的簡稱，它是三維幾何數(shù)據(jù)模型，該模型包含建筑物的各類幾何信息（幾何尺寸、標(biāo)高等）與非幾何信息（建筑材料、耐火等級、鋼筋類別等）。在工程項目全壽命周期的各個階段，BIM項目的不同參與方對BIM開放式的信息進(jìn)行共享、傳遞、插入、提取、更新和修改，以支持和反映各自職責(zé)的協(xié)同工作。相較于傳統(tǒng)的設(shè)計方式，BIM具有可視化、參數(shù)化、一體化、仿真性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性六大優(yōu)點。

鐵路工程項目是一個綜合性工程，與傳統(tǒng)建筑行業(yè)相比，具有點多、線長、面廣、投資規(guī)模大、技術(shù)性強、專業(yè)分工細(xì)、參與單位多、流程復(fù)雜、項目數(shù)據(jù)海量等特點，增加了鐵路項目的設(shè)計及管理難度，所以更需提高技術(shù)精度，提高設(shè)計管理效率，增強多參與方間的密切配合協(xié)同工作，共同完成項目建設(shè)目標(biāo)。這些正是BIM技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢，雖然鐵路工程BIM技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用整體上尚處于起步和探索階段，但在鐵路項目中應(yīng)用BIM技術(shù)逐漸成為趨勢，是未來鐵路工程發(fā)展的加速器和催化劑，能給各參與方帶來相當(dāng)大的效益。

中國鐵路行業(yè)于2013年啟動BIM技術(shù)研究工作，2013-12，中國鐵路BIM聯(lián)盟成立，在鐵路行業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)、接口研究、平臺技術(shù)、專業(yè)應(yīng)用等方面開展深入研究，探索并致力于形成中國鐵路BIM技術(shù)體系。鐵路BIM聯(lián)盟已先后發(fā)布了《鐵路工程WBS工項分解指南》《鐵路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》（IFD）等鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)和指南，可以為BIM技術(shù)在鐵路工程投資編制上的應(yīng)用提供指引及支持。根據(jù)勘察設(shè)計形成的BIM成果，形成滿足投資編制要求的工程數(shù)量，與投資編制高效結(jié)合，促成未來鐵路工程BIM與工程投資編制一體化，可以大大提高投資編制的效率及準(zhǔn)確率，BIM技術(shù)成為投資編制進(jìn)一步規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、準(zhǔn)確化、信息化、高效化的推手。

3 BIM技術(shù)在鐵路工程投資編制上的應(yīng)用

3.1 總體思路

實現(xiàn)基于BIM設(shè)計方式編制投資的關(guān)鍵是如何應(yīng)用BIM設(shè)計快速準(zhǔn)確計算出工程數(shù)量的編制投資，這個核心包含關(guān)鍵的兩點：通過BIM設(shè)計計算出的工程數(shù)量要滿足投資編制的要求；投資編制要滿足現(xiàn)行鐵路工程投資編制軟件接口的要求。

利用BIM技術(shù)建立設(shè)計與投資編制的三維協(xié)同平臺，實現(xiàn)設(shè)計與投資編制的協(xié)同工作，要以《鐵路基本建設(shè)工程設(shè)計概（預(yù)）算編制辦法》（國鐵科法〔2017〕30號文）規(guī)定的綜合概算章節(jié)劃分為基礎(chǔ)，結(jié)合鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)《鐵路工程實體結(jié)構(gòu)分解指南》（EBS）中有關(guān)工程分解的規(guī)定，劃分工點及分部分項工程，模型與投資編制所需工程數(shù)量相對應(yīng)。設(shè)計專業(yè)建立設(shè)計模型后，通過協(xié)同設(shè)計平臺或者專用設(shè)計軟件計算出工程數(shù)量，按照分部分項工程劃分及設(shè)計單元的匯總要求，自動填入標(biāo)準(zhǔn)工程數(shù)量表，標(biāo)準(zhǔn)工程數(shù)量表中的數(shù)據(jù)通過工程數(shù)量定額模板表自動套用對應(yīng)的定額后，將成果導(dǎo)入鐵路投資編制軟件進(jìn)行計算，實現(xiàn)BIM設(shè)計與投資編制的一體化。

3.2 EBS工點劃分

將BIM模型及信息傳遞于工程項目的全壽命周期，對工程模型的分解要考慮工程設(shè)計、施工及建設(shè)管理、運營的應(yīng)用需求，形成適合進(jìn)行信息化管理的單元。以橋梁工程為例，EBS工點劃分規(guī)則如下：①大中小橋一般以單座橋梁為工點，特大橋可劃分為多個工點；②特殊橋梁結(jié)構(gòu)，包括連續(xù)梁（聯(lián)）、連續(xù)鋼構(gòu)（聯(lián)）、連續(xù)梁拱、系桿拱、斜拉橋、鋼梁、拱橋、現(xiàn)澆簡支梁（按段落）和其他不能按常規(guī)方式施工的橋梁結(jié)構(gòu)等，應(yīng)分別作為單獨工點；③制梁以梁場為單位劃分工點；④架梁工點一般以每座橋劃分，同座橋梁架梁方向不一致時須拆分；⑤涵洞按照座單獨劃分為一個工點。

3.3 投資編制模型的建立

3.3.1 信息傳遞編碼

實現(xiàn)工程數(shù)量的計算機識別、計算、自動套用定額、數(shù)據(jù)導(dǎo)入投資編制軟件的信息傳遞有兩種途徑：①采用編碼系統(tǒng)，通過編碼預(yù)先規(guī)定各數(shù)據(jù)間的對應(yīng)關(guān)系。如通過工程數(shù)量編碼，給每個工程數(shù)量制定一個唯一固定的編碼，由編碼實現(xiàn)工程數(shù)量與定額的對應(yīng)關(guān)系及所屬的分部分項工程。 ②采用無編碼系統(tǒng)，利用計算機的漢字識別技術(shù)對比較規(guī)范的工程數(shù)量以及定額名稱的關(guān)鍵字詞進(jìn)行識別，通過定額庫等“關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫”模糊查詢，實現(xiàn)自動匹配。

有編碼系統(tǒng)易于實現(xiàn)各數(shù)據(jù)間的連接，可操作性及準(zhǔn)確率較無編碼系統(tǒng)高，它的缺點是需要制定一套詳盡的編碼，編制各數(shù)據(jù)間對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，當(dāng)分部分項工程劃分與工程數(shù)量有變化時，需及時相應(yīng)更新數(shù)據(jù)庫，定額修編后也需要重新建立新定額的對應(yīng)，數(shù)據(jù)庫的編制工作量大。編碼的編制形式，可以參考IFD標(biāo)準(zhǔn)及EBS標(biāo)準(zhǔn)中的編碼規(guī)則，進(jìn)行組合或擴(kuò)充表達(dá)。

如對于橋梁-基礎(chǔ)-明挖基礎(chǔ)-基坑開挖-土方-基坑深小于等于6 m-無水-無擋，參照IFD標(biāo)準(zhǔn)，可用以下編碼組合表達(dá)：54表 54-04 10 00（基坑開挖）+54表 54-07 10 10（挖土方）+自定義擴(kuò)充（基坑深小于等于6 m，無水，無擋）。

對于無編碼系統(tǒng)，利用計算機對關(guān)鍵字詞進(jìn)行模糊查詢并匹配，該途徑數(shù)據(jù)接口靈活，對工程數(shù)量及定額的增減更改較自由，無需先建立對應(yīng)數(shù)據(jù)庫，此系統(tǒng)更加智能化，缺點是對計算機及軟件有匹配準(zhǔn)確度的要求。無編碼系統(tǒng)比有編碼系統(tǒng)完善，相信未來隨著計算機及軟件的發(fā)展，技術(shù)會更加進(jìn)步。

3.3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

為保證目前階段投資編制的可操作性和準(zhǔn)確率，采用有編碼系統(tǒng)實現(xiàn)應(yīng)用BIM技術(shù)編制投資。投資編制模型包括以下幾個基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫：工點信息表、分部分項工程劃分表、標(biāo)準(zhǔn)工程數(shù)量表及工程數(shù)量定額表。

工點信息表包含的信息有：工程名稱、設(shè)計階段、工點類型、起始里程、中心里程、終點里程、工點長度、橋隧類型、橋跨形式、橋梁最大墩高/平均墩高、隧道斷面面積、路基平均填高/平均挖深、投資價值、造價指標(biāo)等。該表為項目統(tǒng)計表，為基礎(chǔ)的信息化管理單元。

分部分項工程劃分表包含的信息有：條目序號、條目編號、工程項目名稱及單位，其中條目序號與標(biāo)準(zhǔn)工程數(shù)量表中的條目序號對應(yīng)，實現(xiàn)一個或多個工程數(shù)量在該條目下匯總計算；條目編號與投資編制軟件中的條目編號對應(yīng)，解決條目下的工程數(shù)量導(dǎo)入投資編制軟件中的定位問題，如表1所示。

表1 分部分項工程劃分表示例

條目序號條目編號工程項目名稱單位 103橋涵 20305梁式橋延長米 30305-011.下部工程延長米 40305-01-01（1）基礎(chǔ)圬工方 50305-01-01-01① ①明挖圬工方 60305-01-01-01-01A.混凝土圬工方

標(biāo)準(zhǔn)工程數(shù)量表包含的信息有：條目序號、工程數(shù)量編碼、工程數(shù)量名稱及數(shù)量單位，該表是設(shè)計專業(yè)通過BIM模型或相關(guān)設(shè)計軟件計算后的工程數(shù)量匯總表，它根據(jù)編制辦法及定額編制，規(guī)范設(shè)計專業(yè)提供工程數(shù)量的格式及要求，為建立工程數(shù)量與定額的連接關(guān)系提供可行的基礎(chǔ)，如表2所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)工程數(shù)量表示例

條目序號工程數(shù)量編碼工程數(shù)量名稱單位 654-04 10 00 54-07 10 10 01明挖基礎(chǔ)基坑開挖土方基坑深小于等于6 m無水無擋m3 654-04 10 00 54-07 10 10 02明挖基礎(chǔ)基坑開挖土方基坑深小于等于6 m有水無擋m3

工程數(shù)量定額模板表包含的信息有：工程數(shù)量編碼、工程數(shù)量名稱及單位、與之對應(yīng)的一條或者多條定額編號、定額名稱及單位、定額調(diào)整參數(shù)。

基于工程數(shù)量與定額的一對一或者一對多對應(yīng)關(guān)系，建立工程數(shù)量定額模板表。該表為實現(xiàn)BIM生成的工程數(shù)量自動套用定額提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時規(guī)范的套用定額降低了因不同工經(jīng)人員的習(xí)慣產(chǎn)生的差異，從而提高投資編制的正確率和準(zhǔn)確率，如表3所示。

表3 工程數(shù)量定額模板表示例

工程數(shù)量編碼工程數(shù)量名稱數(shù)量單位定額編號定額名稱定額單位參數(shù)調(diào)整 …01…無水無擋m3QY-1機械挖土方基坑深小于等于6 m 無水10 m3 …02…有水無擋m3QY-2機械挖土方基坑深小于等于6 m 有水10 m3

3.3.3 投資編制流程

在投資編制中，工經(jīng)人員與專業(yè)設(shè)計人員的協(xié)同流程如圖1所示。

圖1 工經(jīng)人員與專業(yè)設(shè)計人員的協(xié)同流程

由圖1可以看出，工經(jīng)人員先進(jìn)行設(shè)計準(zhǔn)備工作：編寫工經(jīng)專業(yè)項目策劃書、編制投資編制基礎(chǔ)資料、編制項目格式及提量要求，上傳至三維協(xié)同設(shè)計平臺，設(shè)計專業(yè)從平臺提取相應(yīng)信息，經(jīng)建模設(shè)計后計算工程數(shù)量，將工程數(shù)量按要求匯總到平臺，工經(jīng)人員從平臺提取工程數(shù)量，工程數(shù)量與所建立的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫對應(yīng)，自動套用定額，再用接口軟件進(jìn)行計算。

4 與投資相關(guān)的BIM技術(shù)應(yīng)用拓展

當(dāng)工程投資與BIM設(shè)計相結(jié)合后，就可以利用三維協(xié)同設(shè)計平臺進(jìn)行工程數(shù)量及造價等信息的輸入輸出，將指標(biāo)和投資與BIM模型相結(jié)合，提高BIM技術(shù)的應(yīng)用拓展功能。

利用BIM技術(shù)進(jìn)行方案投資比選。鐵路投資編制軟件完成某項目的估概算之后，可以將綜合指標(biāo)導(dǎo)入?yún)f(xié)同平臺，建立分部分項工程與指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，利用指標(biāo)快速估算出工程比較方案供有關(guān)人員決策參考。

利用BIM技術(shù)快速形成不同工點的投資對比。BIM與投資指標(biāo)關(guān)聯(lián)，利用BIM技術(shù)可以截取任何設(shè)計范圍或工點進(jìn)行投資對比，大大提高了效率。

利用BIM技術(shù)快速編制變更設(shè)計。在BIM平臺中建立分部分項工程與預(yù)算指標(biāo)的接口，依據(jù)變更設(shè)計范圍，可以利用BIM快速計算出變更前后的工程數(shù)量，通過關(guān)聯(lián)的對應(yīng)指標(biāo)，可快速形成變更前后投資。

5 結(jié)束語

盡管BIM技術(shù)在中國鐵路行業(yè)尤其是投資編制中的應(yīng)用還處于初步探索階段，但隨著技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)工程投資編制和管理的信息化是必然趨勢。推進(jìn)BIM技術(shù)在鐵路工程投資編制中的應(yīng)用，將大大提高投資編制的準(zhǔn)確性和高效性，同時促進(jìn)各方協(xié)同工作，為鐵路工程全過程信息化管理提供投資數(shù)據(jù)支持。

［1］國家鐵路局.鐵路基本建設(shè)工程設(shè)計概（預(yù)）算編制辦法［M］.北京：中國鐵道出版社，2018 .

［2］鐵路BIM聯(lián)盟.鐵路工程實體結(jié)構(gòu)分解指南［J］.鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2014（6）：5-334.

［3］鐵路BIM聯(lián)盟.鐵路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)［J］.鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2015（1）：8-111.

［4］國家鐵路局.鐵路工程預(yù)算定額［M］.北京：中國鐵道出版社，2017 .

［5］張忠良，王曉剛.鐵路工程BIM基礎(chǔ)知識［M］.北京：中國建筑出版社，2019.

2095－6835（2021）06－0176－03

TU17

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.073

孟笑（1988—），江西贛州人，本科，工程師，技術(shù)人員，研究方向為鐵路工程造價。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕