李 欣
(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350001)
在建筑工程數(shù)字化浪潮的推動(dòng)下,為了有序?qū)崿F(xiàn)巖土工程行業(yè)信息化,亟需制定巖土工程信息模型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范模型建立、使用、傳遞過程中的技術(shù)要求,福建省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳印發(fā)通知,要求福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司和福建省華榮建設(shè)集團(tuán)有限公司作為主編單位,組織省內(nèi)巖土工程行業(yè)相關(guān)單位,編制地方規(guī)程《巖土工程信息模型技術(shù)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱“規(guī)程”)。編制組根據(jù)擬定的規(guī)程編制大綱,依次完成征求意見稿和送審稿的編寫工作,并順利通過審查,于2020年11月完成報(bào)批工作正式發(fā)布。
《巖土工程信息模型技術(shù)規(guī)程》是一本適用于巖土工程設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)信息模型建立,所使用的專業(yè)類規(guī)程,也是國內(nèi)首部有關(guān)巖土工程BIM信息模型方面的技術(shù)規(guī)程。由于該規(guī)程是首次編制,缺少相關(guān)參考資料,時(shí)間緊、難度大。在編制過程中編制組認(rèn)真收集和參考了國家和地方的二十余種相關(guān)技術(shù)規(guī)程、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),從建筑、水利水電、鐵路、公路等建設(shè)工程領(lǐng)域出發(fā),通過研究分析,針對(duì)巖土工程行業(yè)設(shè)計(jì)、施工以及監(jiān)測(cè)等細(xì)分專業(yè)特點(diǎn),充分考慮模型建立流程,對(duì)巖土工程信息模型的創(chuàng)建、使用和管理等過程做了基本規(guī)定。經(jīng)過廣泛征求國內(nèi)有關(guān)勘察、設(shè)計(jì)、施工、BIM開發(fā)等單位的意見,反復(fù)斟酌各章節(jié)內(nèi)容,最后經(jīng)專家組評(píng)審最終定稿。
在工程項(xiàng)目全生命期不同階段各參與方在完成不同工作任務(wù)時(shí)需要使用不同的計(jì)算機(jī)軟件,如果不同的計(jì)算機(jī)軟件之間的數(shù)據(jù)(信息)不能有效進(jìn)行交換和共享,將會(huì)形成大量的信息孤島;巖土工程作為工程項(xiàng)目全生命期一個(gè)不可或缺的重要環(huán)節(jié)和專業(yè),同樣面臨這樣的問題,而建筑信息模型(BIM)應(yīng)用的核心理念就是通過構(gòu)建三維可視化信息模型,強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)交換規(guī)程的統(tǒng)一,數(shù)據(jù)在不同軟件之間實(shí)現(xiàn)無損交換,達(dá)到信息協(xié)同、數(shù)據(jù)共享的目的,基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為工程建設(shè)各參與方提供所需各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。編制該規(guī)程目的,一方面是推進(jìn)我省工程建設(shè)信息化應(yīng)用水平,提升我省工程勘察單位技術(shù)質(zhì)量和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效率。另一方面補(bǔ)齊工程項(xiàng)目全生命周期中的重要環(huán)節(jié),為真正做到BIM全專業(yè)覆蓋奠定基礎(chǔ)。
規(guī)程全文分為:總則,術(shù)語,基本規(guī)定,模型創(chuàng)建條件,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備,模型創(chuàng)建,監(jiān)測(cè)信息模型,模型交付等共8章和4個(gè)附錄。
總則概括總結(jié)了規(guī)程的基本內(nèi)容,闡述規(guī)程的編制目的,需要執(zhí)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),為規(guī)程奠定基調(diào),后續(xù)章節(jié)的內(nèi)容都圍繞總則展開。
術(shù)語的編制目的是為了讓讀者更好地明白條文想表達(dá)的具體含義。鑒于本規(guī)程是國內(nèi)首部有關(guān)巖土工程信息模型的地方標(biāo)準(zhǔn),在了解巖土工程專業(yè)范疇的同時(shí),還要對(duì)建筑信息模型領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)有一定理解,涵蓋范圍較大,專業(yè)技術(shù)性較強(qiáng),因此在本章中對(duì)后續(xù)章節(jié)出現(xiàn)的一些專業(yè)類詞匯進(jìn)行了具體解讀,避免讀者產(chǎn)生歧義。
基本規(guī)定定義了巖土工程信息模型適用的各個(gè)階段,從提升工作質(zhì)量和效率角度出發(fā),采用IFC、IDM、IFD數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式和交換標(biāo)準(zhǔn),在項(xiàng)目有多個(gè)參與方的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)信息協(xié)同和數(shù)據(jù)共享。完成一項(xiàng)階段性BIM任務(wù)時(shí),有時(shí)需要多個(gè)甚至十幾個(gè)應(yīng)用軟件,BIM應(yīng)用水平高低與巖土工程信息模型軟件的功能(包括數(shù)據(jù)管理能力和數(shù)據(jù)交互能力)密切相關(guān),只有明確數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式和交換標(biāo)準(zhǔn),才能避免由于文件交換格式兼容性差導(dǎo)致模型傳遞過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)損失或需要另外采取措施保證數(shù)據(jù)交換。
建立信息模型時(shí),可根據(jù)工程實(shí)際需要,在完成工程全生命期內(nèi)的若干階段或若干項(xiàng)任務(wù)時(shí),建立不同信息深度等級(jí)的信息模型,針對(duì)項(xiàng)目方案報(bào)批,施工圖設(shè)計(jì),現(xiàn)場(chǎng)施工,運(yùn)營(yíng)維護(hù)四個(gè)基本階段,定義了四個(gè)信息深度等級(jí),后續(xù)深度等級(jí)都包括前一個(gè)深度等級(jí)的全部元素,保證各深度等級(jí)模型和信息的內(nèi)在邏輯關(guān)系。
為了避免組成信息模型的模型元素重復(fù)建設(shè),保證模型元素的一致性、唯一性,模型元素采用1∶1幾何尺寸建模,在統(tǒng)一的元素庫下管理和應(yīng)用。
2.4.1 一般規(guī)定
要求巖土工程信息模型必須在巖土工程勘察信息模型和建筑信息模型的基礎(chǔ)上拓展,利于不同專業(yè)、不同參與方之間的數(shù)據(jù)信息傳遞和共享。模型創(chuàng)建前應(yīng)根據(jù)特定對(duì)象服務(wù)的專有屬性,準(zhǔn)備相應(yīng)的基礎(chǔ)資料,例如基坑、邊坡支擋結(jié)構(gòu)服務(wù)于建設(shè)場(chǎng)地周邊既有建(構(gòu))筑物、市政道路、管線和其他設(shè)施的使用安全,樁基和基礎(chǔ)工程主要服務(wù)于上部主體建筑物荷載需要,不同服務(wù)對(duì)象所需的基礎(chǔ)資料差別較大。
2.4.2 工程勘察信息
勘察信息模型涵蓋范圍十分廣泛,主要包含有工程地質(zhì)信息、水文地質(zhì)信息、物理力學(xué)信息等,其中工程地質(zhì)信息中地質(zhì)點(diǎn)、地質(zhì)線、地質(zhì)界線、地層界面、巖體風(fēng)化界面、地質(zhì)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)面、巖性定名、不良地質(zhì)作用、地下埋藏物等數(shù)據(jù),水文地質(zhì)信息中含水層和隔水層界面、地下水位、水文地質(zhì)參數(shù)等數(shù)據(jù),巖土工程設(shè)計(jì)相關(guān)的物理、力學(xué)指標(biāo)等都是巖土工程設(shè)計(jì)重要的基礎(chǔ)資料,在建立勘察信息模型時(shí),應(yīng)著重收集以上資料,并合理表達(dá)在模型中,方便巖土工程信息模型拓展。
2.4.3 巖土工程設(shè)計(jì)信息
巖土工程設(shè)計(jì)往往與主體設(shè)計(jì)密切相關(guān),針對(duì)不同細(xì)分專業(yè)所需的主體設(shè)計(jì)信息也不盡相同,基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與主體建筑的坐標(biāo)定位、結(jié)構(gòu)荷載、軸網(wǎng)或柱網(wǎng),地下室標(biāo)高和埋深,電梯井、集水井等設(shè)施位置、埋深等關(guān)系密切,支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在明確主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息的同時(shí),還需明確場(chǎng)地紅線外和支護(hù)結(jié)構(gòu)影響范圍內(nèi)既有建(構(gòu))筑物的基本信息。
2.4.4 巖土工程信息模型軟件
本節(jié)制定的目的并不是要求使用什么軟件進(jìn)行操作,而是對(duì)軟件的基本功能作必要規(guī)定,避免一些不滿足要求的BIM應(yīng)用軟件濫竽充數(shù)。規(guī)程要求了應(yīng)用軟件必須具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口,有數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享能力,不僅有利于巖土工程BIM的推廣,還杜絕了一些應(yīng)用軟件制造數(shù)據(jù)孤島,封閉產(chǎn)品鏈的行為。本節(jié)還規(guī)定模型軟件應(yīng)具備協(xié)同工作能力,支持多種數(shù)據(jù)表達(dá)方式,為巖土工程多專業(yè)融合發(fā)展打下基礎(chǔ),并預(yù)留了拓展空間。
2.5.1 一般規(guī)定
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94[1-5]劃分常用構(gòu)件類型、設(shè)計(jì)參數(shù),規(guī)定了構(gòu)件及其參數(shù)的唯一性和可維護(hù)性,保證模型建立過程中的操作性,避免重復(fù)建設(shè)導(dǎo)致冗余數(shù)據(jù)以及工程量錯(cuò)漏。
2.5.2 構(gòu)件庫標(biāo)準(zhǔn)
本節(jié)進(jìn)一步細(xì)化規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的精度、材質(zhì)紋理、命名規(guī)則,要求標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件交付的幾何信息和屬性信息,力求標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件從建立到交付全過程標(biāo)準(zhǔn)一致,滿足構(gòu)件唯一性、可維護(hù)性的要求。
2.5.3 信息分類和編碼
依據(jù)ISO12006-2和國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51269[6],總結(jié)了巖土工程信息模型包括巖土工程信息模型應(yīng)用分類對(duì)象和分類方法所應(yīng)遵循的原則。根據(jù)巖土工程專業(yè)BIM應(yīng)用特點(diǎn),定義了目前行業(yè)內(nèi)絕大多數(shù)巖土工程類目的中英文名稱,并分類逐一編碼,制定了巖土工程信息模型的信息分類和編碼標(biāo)準(zhǔn),方便跨行業(yè)、專業(yè)接收和傳遞模型信息。
2.5.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交換
本節(jié)及附錄規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的信息存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和交換標(biāo)準(zhǔn),存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國際協(xié)作聯(lián)盟倡導(dǎo)的IFC標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)是以建筑行業(yè)為主要應(yīng)用對(duì)象的工業(yè)基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn),在國際上受到廣泛認(rèn)可,包括Autodesk(revit),Dassault(Bentley)等知名廠商都采用或者兼容IFC標(biāo)準(zhǔn),交換標(biāo)準(zhǔn)則立足于我國建筑行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和信息化應(yīng)用特點(diǎn),采用由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)建筑信息模型專業(yè)委員會(huì)負(fù)責(zé)制定的P-BIM標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)兼容國內(nèi)大部分應(yīng)用軟件,降低了BIM應(yīng)用實(shí)施難度,提高BIM應(yīng)用效率,有利于更好推廣巖土工程BIM應(yīng)用。
本節(jié)還對(duì)定義了模型存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)模板和格式,明確交換前必須的準(zhǔn)備工作,檢查交換數(shù)據(jù)的正確性、協(xié)調(diào)性和一致性,系統(tǒng)規(guī)定了數(shù)據(jù)交換的整套流程,分為數(shù)據(jù)加密、身份驗(yàn)證、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)校驗(yàn)四個(gè)主要步驟,確保數(shù)據(jù)完整交換,以及交換后模型順利重建。
2.6.1 一般規(guī)定
巖土工程專業(yè)設(shè)計(jì)流程較建筑主體專業(yè)簡(jiǎn)單,巖土工程信息模型按任務(wù)階段簡(jiǎn)化為方案、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)四個(gè)階段,本章后續(xù)四小節(jié)也是圍繞這四個(gè)階段具體規(guī)定。
2.6.2 方案階段信息模型
根據(jù)項(xiàng)目方案階段的特點(diǎn),模型展示以表達(dá)設(shè)計(jì)意圖為主,要求包括周邊環(huán)境因素,具有方案比選的功能,滿足工程量統(tǒng)計(jì)、造價(jià)估算或概算的基本需求。
2.6.3 設(shè)計(jì)階段信息模型
該階段對(duì)應(yīng)方案定稿后的施工圖實(shí)施,需在方案階段模型的基礎(chǔ)上修改深化,補(bǔ)充計(jì)算方法、參數(shù)和設(shè)計(jì)依據(jù),細(xì)化節(jié)點(diǎn)尺寸、做法,滿足施工圖設(shè)計(jì)深度,模型拆分后可生成單項(xiàng)工程量清單,編制施工圖預(yù)算。
2.6.4 施工階段信息模型
為了確保設(shè)計(jì)意圖完整表達(dá),施工階段模型應(yīng)以設(shè)計(jì)階段模型為依據(jù),完整保留關(guān)鍵技術(shù)和參數(shù),從施工角度細(xì)化模型,解決復(fù)雜工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工過程的錯(cuò)、漏、碰、缺和施工組織、計(jì)劃不合理等問題,同時(shí)要求施工模型可分解為分部、分項(xiàng)子模型,通過三維可視化信息模型進(jìn)行施工模擬建造、材料供應(yīng)計(jì)劃、投資控制等,及時(shí)完善施工流程,有效優(yōu)化資源配置,加快施工進(jìn)度,提高經(jīng)濟(jì)效益。
2.6.5 運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段信息模型
目前項(xiàng)目參建各方往往忽視了項(xiàng)目竣工后的運(yùn)營(yíng)維護(hù),而運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段恰恰是項(xiàng)目全生命周期中歷時(shí)最長(zhǎng)的一個(gè)階段,從竣工交付到結(jié)束使用功能往往要經(jīng)歷幾十年,這一階段產(chǎn)生的相關(guān)維修和保養(yǎng)數(shù)據(jù)也相當(dāng)龐大,建立運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段模型,方便了數(shù)據(jù)和信息的更新,對(duì)實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目全生命周期管理,具有重要作用。
2.7.1 一般規(guī)定
工程監(jiān)測(cè)是巖土工程實(shí)施動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工和風(fēng)險(xiǎn)防控的重要技術(shù)措施,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集(歸集)和三維可視化監(jiān)測(cè)信息模型可以方便設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和質(zhì)量監(jiān)管單位對(duì)潛在巖土工程風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析預(yù)判,合理布置和選擇有效防控措施,是工程項(xiàng)目工程風(fēng)險(xiǎn)防控的重要技術(shù)手段。
2.7.2 監(jiān)測(cè)信息模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
本節(jié)明確了監(jiān)測(cè)信息模型中的信息項(xiàng)目,并加以分類和編碼,還規(guī)定了監(jiān)測(cè)信息模型建立過程中的存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和傳遞模型信息過程中的交換標(biāo)準(zhǔn)。
規(guī)定了模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸應(yīng)進(jìn)行加密,建議采用區(qū)塊鏈技術(shù),根據(jù)其去中心化的核心,真正做到對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行加密,防止數(shù)據(jù)隨意更改。
2.7.3 監(jiān)測(cè)信息模型創(chuàng)建
從巖土工程細(xì)分專業(yè)的工作目標(biāo)和影響范圍出發(fā),規(guī)定模型創(chuàng)建的邊界條件。針對(duì)巖土工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不斷變化的特點(diǎn),規(guī)定了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性、準(zhǔn)確性。
得益于三維展示和大數(shù)據(jù)技術(shù)的迅猛發(fā)展,監(jiān)測(cè)的海量數(shù)據(jù)可以更好地加以利用,技術(shù)條件完全具備模型三維可視化云圖展示的能力,同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)演算得出的預(yù)警分析,也為設(shè)計(jì)方、施工方對(duì)項(xiàng)目全方位管理提供有力指導(dǎo)。
2.8.1 一般規(guī)定
本節(jié)規(guī)定模型交付應(yīng)具備的基本條件,要求模型建模必須坐標(biāo)與國家坐標(biāo)系對(duì)應(yīng),保證了模型順利交付。同時(shí)要求建模精細(xì)度在滿足標(biāo)準(zhǔn)以及分項(xiàng)需求的前提下,還必須預(yù)留深化條件,允許模型采用圖形、影像、文字等輔助關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)補(bǔ)充信息,力求模型信息完整表達(dá)。
2.8.2 精細(xì)度
信息模型的精細(xì)度根據(jù)不同應(yīng)用維度分為信息深度和幾何表達(dá)精度,并按照方案、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段分為四級(jí)。幾何表達(dá)精度從現(xiàn)狀場(chǎng)地、地質(zhì)條件、構(gòu)件條件、截(排)水系統(tǒng)幾個(gè)方面規(guī)定建模中幾何尺寸細(xì)度。信息深度從項(xiàng)目深度、屬性深度、場(chǎng)地及構(gòu)件深度三方面定義各級(jí)信息深度應(yīng)表達(dá)的內(nèi)容,逐級(jí)深入,下一級(jí)模型必須繼承包含上一級(jí)模型的所有內(nèi)容,并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。
2.8.3 交付物
為滿足使用需求并充分表達(dá)專業(yè)交付信息集合,規(guī)程建議模型采用數(shù)字化交付,參與方針對(duì)不同應(yīng)用階段和需求,提取數(shù)據(jù),連同圖像、影像、文字等引用數(shù)據(jù),一同形成交付物,完成交付。
2.8.4 交付協(xié)同
信息模型的交付過程主要分為需求定義、模型實(shí)施和模型交付三個(gè)主要階段,考慮巖土工程信息模型經(jīng)常與建筑信息模型一同交付,為了便于交付,交付物類別與建筑信息模型一致。模型交付過程由模型提供方和應(yīng)用方共同參與,提供方根據(jù)應(yīng)用方的需求建立實(shí)施模型,交付后由應(yīng)用方復(fù)核,設(shè)計(jì)和施工階段模型交付前還應(yīng)與地下管線、主體以及相鄰建(構(gòu))筑物地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行沖突檢測(cè)。
本次編制的《巖土工程信息模型技術(shù)規(guī)程》以巖土工程相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),吸收和借鑒了建筑信息模型巖土工程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)巖土工程行業(yè)自身特點(diǎn),重點(diǎn)解決了模型建立的前置條件,定義了模型信息分類和編碼,以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交換標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范了模型交付流程、交付形式以及交付內(nèi)容,為巖土工程BIM應(yīng)用的發(fā)展提供了幫助。規(guī)范編制基于當(dāng)前行業(yè)BIM應(yīng)用現(xiàn)狀,針對(duì)省內(nèi)巖土工程BIM還處在起步階段的情況,立足規(guī)程與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合,同時(shí)還力求兼顧先進(jìn)性和前瞻性,為BIM應(yīng)用軟件發(fā)展提出合理化建議。本規(guī)程在編制過程中還存在一些問題,希望能在規(guī)程執(zhí)行過程中,結(jié)合實(shí)際工程案例,進(jìn)一步探討。
(1)雖然BIM行業(yè)已經(jīng)具有一定規(guī)模,但巖土工程BIM行業(yè)在國外尚屬空白,在國內(nèi)也正處在起步階段,該規(guī)程在國內(nèi)也尚屬首例,編制過程中有些內(nèi)容還停留在理論階段,并未真正實(shí)施,因此在應(yīng)用于工程案例時(shí),還應(yīng)加以甄別,加以完善。
(2)巖土工程BIM是巖土工程技術(shù)與BIM技術(shù)相融合的產(chǎn)物,兩者之間在理念上還存在差異,應(yīng)用時(shí)難免出現(xiàn)矛盾,如何在工程實(shí)踐中將兩者結(jié)合,本規(guī)程還存在欠缺,希望經(jīng)過實(shí)踐的積累,在修編時(shí)可以得到補(bǔ)充。
(3)該規(guī)程收錄的巖土工程構(gòu)件,均為省內(nèi)當(dāng)下應(yīng)用較為廣泛的工法和措施,對(duì)一些費(fèi)效比高、已經(jīng)遭到市場(chǎng)淘汰的舊工法和剛剛進(jìn)入行業(yè)內(nèi),應(yīng)用較少,還沒有得到行業(yè)內(nèi)認(rèn)可的新工法,本規(guī)程暫時(shí)沒有收錄,因此還存在一定的局限性。