吝江峰，王?？?，陳蕾蕾

(江蘇省水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司， 江蘇 揚(yáng)州 225127)

建筑信息模型(building information modeling，簡稱“BIM”)技術(shù)是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維建筑模型信息集成管理技術(shù)，是傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)建造方式向三維數(shù)字化設(shè)計(jì)建造方式轉(zhuǎn)變的革命性技術(shù)。BIM具有直觀可視性，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)乃至多個(gè)單位在項(xiàng)目方案調(diào)整、決策、設(shè)計(jì)、實(shí)施等過程產(chǎn)生碰撞，協(xié)調(diào)多個(gè)專業(yè)和相關(guān)單位訴求，運(yùn)用三維模型加項(xiàng)目的發(fā)展時(shí)間在招投標(biāo)和施工階段可以進(jìn)行4D模擬等。推行BIM技術(shù)應(yīng)用，發(fā)揮其可視化、虛擬化、協(xié)同管理、成本和進(jìn)度控制等優(yōu)勢，將極大地提升工程決策、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營的管理水平，減少返工浪費(fèi)，有效縮短工期，提高工程質(zhì)量和投資效益。

2014年10月上海市政府正式發(fā)布《關(guān)于本市推進(jìn)建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用的指導(dǎo)意見》，2015年5月深圳市建筑工務(wù)署發(fā)布了全國首個(gè)政府公共工程BIM實(shí)施綱要和實(shí)施管理標(biāo)準(zhǔn)——《深圳市建筑工務(wù)署政府公共工程BIM應(yīng)用實(shí)施綱要》和《深圳市建筑工務(wù)署B(yǎng)IM實(shí)施管理標(biāo)準(zhǔn)》。2018年1月住建部發(fā)布《建設(shè)信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》，2019年10中國水利水電勘測設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)撰寫《水利水電工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布實(shí)施，2020年8月江蘇省水利設(shè)計(jì)院有限公司編制的江蘇省地方標(biāo)注《水利工程建筑信息模型設(shè)計(jì)規(guī)范》發(fā)布實(shí)施[1]。各地各行業(yè)各單位均在推動(dòng)BIM的運(yùn)用， BIM將會(huì)給國內(nèi)建筑業(yè)帶來一次巨大變革，水利行業(yè)開展三維BIM技術(shù)運(yùn)用將是科技時(shí)代發(fā)展趨勢。

近幾年BIM技術(shù)優(yōu)勢得到建設(shè)方、設(shè)計(jì)方和施工方的認(rèn)可，設(shè)計(jì)單位和施工企業(yè)相繼成立自己的BIM中心和團(tuán)隊(duì)。但水利行業(yè)BIM應(yīng)用案列較房建等其他行業(yè)少，施工建設(shè)期的BIM應(yīng)用案例更少，如何在水利工程施工建設(shè)期充分應(yīng)用BIM技術(shù)還亟需深入研究。本文結(jié)合新孟河延伸拓浚工程奔牛水利樞紐工程，采用Revit和Navisworks軟件，研究分析水利工程施工建設(shè)期BIM應(yīng)用流程，為BIM在水利工程中的深入應(yīng)用提供參考與借鑒。

1 項(xiàng)目概況

新孟河延伸拓浚工程為國務(wù)院批復(fù)的《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》中近期實(shí)施的重點(diǎn)工程之一，工程總長116.69 km，總投資105億元。奔牛水利樞紐工程位于新孟河與京杭運(yùn)河交匯處，具有引水、排澇、防洪、通航等綜合功能。奔牛水利樞紐工程主要由船閘、節(jié)制閘、京杭運(yùn)河立交地涵和孟九橋等部分組成船閘位于新孟河河道西側(cè)，為Ⅵ級船閘，閘室有效長度為135 m×16 m×3.45 m(長×寬×坎上水深)，門檻高程-0.70 m(吳淞高程，下同)，采用門底輸水方式，上臥式平面鋼閘門，卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉;節(jié)制閘位于新孟河河道東側(cè)，建筑物等級2級，單孔，閘孔凈寬16.0 m，底板面高程-0.70 m，上臥式平面鋼閘門，卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉;京杭運(yùn)河立交地涵布置在新孟河入京杭運(yùn)河口門東側(cè)約210 m處，2級水工建筑物，設(shè)計(jì)引水流量565 m3/s，設(shè)計(jì)排澇流量為498 m3/s，鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱涵結(jié)構(gòu)，單孔尺寸為8×6.5 m，共12孔，過水總面積為618 m2;九橋?yàn)橘r建橋梁，共分2段，其中：跨船閘和節(jié)制閘段總長100 m，跨立交地涵引河段總長165 m，公路等級為3級，設(shè)計(jì)荷載等級為公路—Ⅱ級，橋面總寬10 m、凈寬7 m，裝配式預(yù)應(yīng)力空心梁板結(jié)構(gòu)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

船閘工程共劃分為14個(gè)分部工程，324個(gè)單元工程；節(jié)制閘工程共劃分為12個(gè)分部工程，180個(gè)單元工程；地涵工程共劃分為18個(gè)分部工程，596個(gè)單元工程；橋梁工程按共劃分為5個(gè)分部工程，214個(gè)單元工程。

2 BIM協(xié)同模式

奔牛水利樞紐工程包括船閘、節(jié)制閘、京杭運(yùn)河立交地涵和孟九橋等主要建筑物，涉及水工、金屬結(jié)構(gòu)、房建、電氣等多專業(yè)，各個(gè)專業(yè)技術(shù)人員需要共同參與協(xié)作完成。Revit中提供了項(xiàng)目工作集和鏈接文件2種協(xié)同模式。

在Revit中工作集將所有人的修改成果通過網(wǎng)絡(luò)共享文件夾的方式保存在中央服務(wù)器上，并將他人修改的成果實(shí)時(shí)反饋給參與設(shè)計(jì)的用戶，以便在設(shè)計(jì)時(shí)了解他人的修改和變更結(jié)果，工作集由項(xiàng)目經(jīng)理在開始項(xiàng)目前設(shè)置完成，以確保所有用戶具備相應(yīng)的訪問權(quán)限和修改權(quán)限。通過工作集可輕松實(shí)現(xiàn)同專業(yè)工作化整為零分配給多人工程完成，適合專業(yè)內(nèi)部協(xié)同。

鏈接是將被的Revit文件鏈接到中心模型，配合使用Revit的碰撞檢查功能完成構(gòu)件間碰撞檢查內(nèi)容，適合專業(yè)間協(xié)同。可組建私有云或租用公共云將模型中心文件放在云平臺，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)異地訪問、修改、建模與協(xié)同。

奔牛水利樞紐協(xié)同主要采用專業(yè)內(nèi)部間工作集與專業(yè)之間鏈接相互結(jié)合的方式，依托企業(yè)內(nèi)部的云平臺實(shí)現(xiàn)異地或多地協(xié)同設(shè)計(jì)及技術(shù)服務(wù)，協(xié)同工作見圖1所示。

圖1 奔牛樞紐協(xié)同工作模式

3 模型建立及拆分原則

施工BIM模型與設(shè)計(jì)模型存在差異，需要考慮施工工藝、施工步驟等因素，對設(shè)計(jì)模型進(jìn)行拆分或者重建。模型拆分過細(xì)會(huì)加大建模工程量、增加中心文件體量使Revit瀏覽、修改變得卡、頓；模型拆分過粗不能滿足施工模擬、質(zhì)量控制、施工管理要求。通常施工BIM模型拆分須按單元、清單、工序綜合考慮拆分。考慮到奔牛樞紐模型較多，為輕量化Reivt模型構(gòu)建和滿足施工控制要求，經(jīng)分析單元拆分滿足施工模擬及控制要求[2-4]?！侗寂Ｋ麡屑~工程項(xiàng)目劃分表(調(diào)) 》中部分單元工程名稱及項(xiàng)目編碼劃分見圖2所示。

圖2 奔牛樞紐部分單元工程名稱及項(xiàng)目編碼劃分

在Revit文件中是通過族文件導(dǎo)入的方式建立整體模型，奔牛樞紐項(xiàng)目涉及構(gòu)件多，對應(yīng)的族文件也多，為了方面族文件調(diào)整修改及管理，需要對族及實(shí)例建立一定的規(guī)則。奔牛樞紐族與族實(shí)例命名規(guī)則依據(jù)《水利工程建筑信息模型設(shè)計(jì)規(guī)范》DB32/T 3841-2020：分部_功能_材質(zhì)_厚度，比如：閘首_墊層_C25_10cm;導(dǎo)航墻_墊層_C25_10cm；每個(gè)單元名稱盡量為一個(gè)族文件，比如：地涵南側(cè)2#東翼墻Φ70 cm勁性復(fù)合樁基礎(chǔ)為一個(gè)相應(yīng)族文件,如表1所示。

表1 奔牛樞紐族與族實(shí)例命名規(guī)則

4 信息的錄入及提取

施工BIM應(yīng)符合施工工藝要求，方便建設(shè)管理，為施工階段全方位服務(wù)的信息模型。BIM模型只有關(guān)聯(lián)相關(guān)信息才能為施工階段服務(wù)。信息過多增加錄入工程量，信息少不能有效為施工服務(wù)。經(jīng)過分析設(shè)定 9 個(gè)參數(shù)：1)單元工程名稱； 2)單元工程編號；3)計(jì)劃開始時(shí)間； 4)計(jì)劃完成時(shí)間；5)施工開始時(shí)間； 6)施工完成時(shí)間；7)質(zhì)量檢測信息； 8)施工責(zé)任人 ； 9)備注。單元工程名稱和單元工程編號與奔牛水利樞紐工程項(xiàng)目單元?jiǎng)澐直硪灰粚?yīng)，計(jì)劃開始時(shí)間、計(jì)劃完成時(shí)間、施工開始時(shí)間、施工完成時(shí)間為施工進(jìn)度和過程控制服務(wù)，質(zhì)量檢測信息便于掌控工程質(zhì)量，施工責(zé)任人在施工質(zhì)量出問題可以追溯。在Revit中通過設(shè)置項(xiàng)目參數(shù)與模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)。

奔牛樞紐中總共有49個(gè)分部工程，1 314個(gè)單元工程，單元信息的錄入和查詢麻煩，本次通過Revit二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)目參數(shù)與模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)與提取。

Revit的應(yīng)用程序編程接口(Application Program Interface 以下簡稱“API”)可用Visual Basic.NET、C#、以及C++/CLI等任何與.NET兼容的編程語言進(jìn)行編程。Revit提供兩種方式來擴(kuò)展其功能：一種方式是創(chuàng)建一個(gè)外部命令(External Command)，這種方式由用戶點(diǎn)擊添加的命令按鈕來啟動(dòng)二次開發(fā)生成的相應(yīng)命令；另一種方式是添加一個(gè)外部應(yīng)用(External Application)，即添加一個(gè)菜單或工具條，二次開發(fā)生成的插件在啟動(dòng)和關(guān)閉Revit時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，經(jīng)綜合比較選用創(chuàng)建一個(gè)外部命令來實(shí)現(xiàn)構(gòu)件信息的關(guān)聯(lián)與獲取。界面如圖3～5所示。

圖3 構(gòu)件信息的關(guān)聯(lián)與獲取工具條

根據(jù)單元工程名稱、單元工程編號、質(zhì)量檢測信息、施工責(zé)任人、備注簡單條件查詢獲取所需構(gòu)件信息；也可選擇時(shí)間段(月、季)查詢，可以查詢時(shí)間段內(nèi)計(jì)劃完成單元、實(shí)際完成單元、提前完成單元、延期完成單元、提前開工單元、延期開工單元。查詢完成后可以在眾多模型中顯示指定單元或全部單元，亦可導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析應(yīng)用。通過二次開發(fā)在Revit中無需導(dǎo)出到第三方管理平臺也可實(shí)現(xiàn)指定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行單元狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，獲某一時(shí)間段計(jì)劃完工、實(shí)際完工、計(jì)劃開工、實(shí)際開工中的提前完工、延期完工等情況并以柱狀圖直觀對比顯示統(tǒng)計(jì)結(jié)果，方便對施工過程的管控。

通過Revit二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)在Revit軟件中將施工信息與模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)管理，方便查詢實(shí)時(shí)施工狀態(tài)，全面掌握模型構(gòu)件現(xiàn)有狀態(tài)(工期、質(zhì)量等)，從而實(shí)現(xiàn)在施工過程中對樞紐單元工程質(zhì)量、進(jìn)度等方面管控，施工結(jié)束后向業(yè)主提供包含施工信息的BIM運(yùn)維模型。

5 施工模擬

基于 Revit 的可視化靈活性的特點(diǎn)，利用 BIM 技術(shù)建立建筑物的幾何模型和施工過程模型，可以實(shí)現(xiàn)施工方案的實(shí)時(shí)、交互和逼真模擬，進(jìn)而對已有的施工方案進(jìn)行驗(yàn)證，亦可根據(jù)現(xiàn)場條件和工程特點(diǎn)編制多種施工方案并進(jìn)行對比優(yōu)化得出最優(yōu)方案[5-6]。

施工模擬主要借助Navisworks軟件實(shí)現(xiàn)。先從Revit 軟件中綜合模型導(dǎo)出成.nwc 格式的文件，繼而選擇對應(yīng)模型圖元與施工進(jìn)度數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，最后通過Navisworks軟件中TimeLiner工具實(shí)現(xiàn)。虛擬施工模擬可以準(zhǔn)確把控施工進(jìn)度，優(yōu)化使用資源和場地的合理的布置，對施工進(jìn)度、資源統(tǒng)一的管理，有利于工期的縮短、成本的降低和質(zhì)量的提高。避免了在施工過程中因?yàn)橘Y源缺乏導(dǎo)致的項(xiàng)目的停工或施工的遲緩。有利于施工人員更有效的理解并施工，減少了因信息傳遞所出現(xiàn)的遺漏或誤解，對施工進(jìn)度的加快和項(xiàng)目質(zhì)量的提升也是極好的，有利于項(xiàng)目組快速的決策。

圖4 構(gòu)件信息關(guān)聯(lián)及結(jié)果

圖5 構(gòu)件信息查詢窗體

TimeLiner工具還支持通過配置單元的開始外觀、結(jié)束外觀、提前完工外觀、延后完工外觀直觀形象展示施工進(jìn)度計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度計(jì)劃的差異。有利于施工人員在施工過程中全局掌控工程施工進(jìn)程，亦可以施工完成單元工程為邊界條件合理安排未完工單元的施工模擬及安排。

6 結(jié) 論

本文以新孟河奔牛樞紐工程為例，詳細(xì)分析施工模型建立標(biāo)準(zhǔn)、施工模型族命名規(guī)則，BIM模型拆分標(biāo)準(zhǔn)，并將施工時(shí)間、施工質(zhì)量與BIM模型關(guān)聯(lián)，編制Revit二次開發(fā)施工信息快速賦值與查詢插件，從而實(shí)現(xiàn)在施工過程中對樞紐單元工程質(zhì)量、進(jìn)度管控，施工結(jié)束后提供包含施工信息的BIM模型，為BIM在水利工程中的深入應(yīng)用提供參考與借鑒。