BIM技術在鐵路工程投資編制上的應用

孟笑

BIM技術在鐵路工程投資編制上的應用

孟笑

（中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055）

在鐵路工程項目中應用BIM技術逐漸成為趨勢，BIM具有可視化、參數化、一體化、仿真性、協調性、優化性六大優點，使得BIM技術能提高鐵路工程投資編制的高效性和準確性。分析了鐵路工程投資編制的現狀，對BIM技術在鐵路工程投資編制中的應用進行了闡述，以求達到提高投資編制質量和效率的目的。

鐵路工程；投資編制；BIM技術應用；投資編制模型

1 鐵路工程投資編制的現狀

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

目前鐵路工程的工程數量計算，主要由設計人員人工計算或者采用專業各自的設計軟件輔助計算后人工匯總。由于鐵路項目體量大，參與專業眾多，并且專業內不同設計人員之間也存在一定的設計習慣差異，人工參與過多及消耗工作時間多，難以保證設計的效率及質量。對于組價來說，工經人員拿到設計專業的工程后，需要先進行工點及工程數量格式的核對，確認無誤后再根據施工方法、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，完成概預算編制。對于完整的設計項目，尤其是長大線路，投資編制單元多，工程數量龐大，耗費巨大的時間和人力，并且容易出現差錯漏碰等錯誤，難以進一步提高工作效率，確保投資編制高效準確。

2 鐵路工程BIM技術

BIM（Building Information Modeling）是“建筑信息模型”的簡稱，它是三維幾何數據模型，該模型包含建筑物的各類幾何信息（幾何尺寸、標高等）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開放式的信息進行共享、傳遞、插入、提取、更新和修改，以支持和反映各自職責的協同工作。相較于傳統的設計方式，BIM具有可視化、參數化、一體化、仿真性、協調性、優化性六大優點。

鐵路工程項目是一個綜合性工程，與傳統建筑行業相比，具有點多、線長、面廣、投資規模大、技術性強、專業分工細、參與單位多、流程復雜、項目數據海量等特點，增加了鐵路項目的設計及管理難度，所以更需提高技術精度，提高設計管理效率，增強多參與方間的密切配合協同工作，共同完成項目建設目標。這些正是BIM技術應用的優勢，雖然鐵路工程BIM技術的開發與應用整體上尚處于起步和探索階段，但在鐵路項目中應用BIM技術逐漸成為趨勢，是未來鐵路工程發展的加速器和催化劑，能給各參與方帶來相當大的效益。

中國鐵路行業于2013年啟動BIM技術研究工作，2013-12，中國鐵路BIM聯盟成立，在鐵路行業BIM標準、接口研究、平臺技術、專業應用等方面開展深入研究，探索并致力于形成中國鐵路BIM技術體系。鐵路BIM聯盟已先后發布了《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準》（IFD）等鐵路BIM標準和指南，可以為BIM技術在鐵路工程投資編制上的應用提供指引及支持。根據勘察設計形成的BIM成果，形成滿足投資編制要求的工程數量，與投資編制高效結合，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確率，BIM技術成為投資編制進一步規范化、標準化、準確化、信息化、高效化的推手。

3 BIM技術在鐵路工程投資編制上的應用

3.1 總體思路

實現基于BIM設計方式編制投資的關鍵是如何應用BIM設計快速準確計算出工程數量的編制投資，這個核心包含關鍵的兩點：通過BIM設計計算出的工程數量要滿足投資編制的要求；投資編制要滿足現行鐵路工程投資編制軟件接口的要求。

利用BIM技術建立設計與投資編制的三維協同平臺，實現設計與投資編制的協同工作，要以《鐵路基本建設工程設計概（預）算編制辦法》（國鐵科法〔2017〕30號文）規定的綜合概算章節劃分為基礎，結合鐵路BIM標準《鐵路工程實體結構分解指南》（EBS）中有關工程分解的規定，劃分工點及分部分項工程，模型與投資編制所需工程數量相對應。設計專業建立設計模型后，通過協同設計平臺或者專用設計軟件計算出工程數量，按照分部分項工程劃分及設計單元的匯總要求，自動填入標準工程數量表，標準工程數量表中的數據通過工程數量定額模板表自動套用對應的定額后，將成果導入鐵路投資編制軟件進行計算，實現BIM設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計、施工及建設管理、運營的應用需求，形成適合進行信息化管理的單元。以橋梁工程為例，EBS工點劃分規則如下：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特殊橋梁結構，包括連續梁（聯）、連續鋼構（聯）、連續梁拱、系桿拱、斜拉橋、鋼梁、拱橋、現澆簡支梁（按段落）和其他不能按常規方式施工的橋梁結構等，應分別作為單獨工點；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

實現工程數量的計算機識別、計算、自動套用定額、數據導入投資編制軟件的信息傳遞有兩種途徑：①采用編碼系統，通過編碼預先規定各數據間的對應關系。如通過工程數量編碼，給每個工程數量制定一個唯一固定的編碼，由編碼實現工程數量與定額的對應關系及所屬的分部分項工程。 ②采用無編碼系統，利用計算機的漢字識別技術對比較規范的工程數量以及定額名稱的關鍵字詞進行識別，通過定額庫等“關聯數據庫”模糊查詢，實現自動匹配。

有編碼系統易于實現各數據間的連接，可操作性及準確率較無編碼系統高，它的缺點是需要制定一套詳盡的編碼，編制各數據間對應關系的數據庫，當分部分項工程劃分與工程數量有變化時，需及時相應更新數據庫，定額修編后也需要重新建立新定額的對應，數據庫的編制工作量大。編碼的編制形式，可以參考IFD標準及EBS標準中的編碼規則，進行組合或擴充表達。

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

對于無編碼系統，利用計算機對關鍵字詞進行模糊查詢并匹配，該途徑數據接口靈活，對工程數量及定額的增減更改較自由，無需先建立對應數據庫，此系統更加智能化，缺點是對計算機及軟件有匹配準確度的要求。無編碼系統比有編碼系統完善，相信未來隨著計算機及軟件的發展，技術會更加進步。

3.3.2 基礎數據庫

為保證目前階段投資編制的可操作性和準確率，采用有編碼系統實現應用BIM技術編制投資。投資編制模型包括以下幾個基礎數據庫：工點信息表、分部分項工程劃分表、標準工程數量表及工程數量定額表。

工點信息表包含的信息有：工程名稱、設計階段、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、造價指標等。該表為項目統計表，為基礎的信息化管理單元。

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，其中條目序號與標準工程數量表中的條目序號對應，實現一個或多個工程數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，解決條目下的工程數量導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

標準工程數量表包含的信息有：條目序號、工程數量編碼、工程數量名稱及數量單位，該表是設計專業通過BIM模型或相關設計軟件計算后的工程數量匯總表，它根據編制辦法及定額編制，規范設計專業提供工程數量的格式及要求，為建立工程數量與定額的連接關系提供可行的基礎，如表2所示。

表2 標準工程數量表示例

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

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

基于工程數量與定額的一對一或者一對多對應關系，建立工程數量定額模板表。該表為實現BIM生成的工程數量自動套用定額提供基礎數據。同時規范的套用定額降低了因不同工經人員的習慣產生的差異，從而提高投資編制的正確率和準確率，如表3所示。

表3 工程數量定額模板表示例

工程數量編碼工程數量名稱數量單位定額編號定額名稱定額單位參數調整 …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，工經人員與專業設計人員的協同流程如圖1所示。

圖1 工經人員與專業設計人員的協同流程

由圖1可以看出，工經人員先進行設計準備工作：編寫工經專業項目策劃書、編制投資編制基礎資料、編制項目格式及提量要求，上傳至三維協同設計平臺，設計專業從平臺提取相應信息，經建模設計后計算工程數量，將工程數量按要求匯總到平臺，工經人員從平臺提取工程數量，工程數量與所建立的基礎數據庫對應，自動套用定額，再用接口軟件進行計算。

4 與投資相關的BIM技術應用拓展

當工程投資與BIM設計相結合后，就可以利用三維協同設計平臺進行工程數量及造價等信息的輸入輸出，將指標和投資與BIM模型相結合，提高BIM技術的應用拓展功能。

利用BIM技術進行方案投資比選。鐵路投資編制軟件完成某項目的估概算之后，可以將綜合指標導入協同平臺，建立分部分項工程與指標的對應關系，利用指標快速估算出工程比較方案供有關人員決策參考。

利用BIM技術快速形成不同工點的投資對比。BIM與投資指標關聯，利用BIM技術可以截取任何設計范圍或工點進行投資對比，大大提高了效率。

利用BIM技術快速編制變更設計。在BIM平臺中建立分部分項工程與預算指標的接口，依據變更設計范圍，可以利用BIM快速計算出變更前后的工程數量，通過關聯的對應指標，可快速形成變更前后投資。

5 結束語

盡管BIM技術在中國鐵路行業尤其是投資編制中的應用還處于初步探索階段，但隨著技術的發展，實現工程投資編制和管理的信息化是必然趨勢。推進BIM技術在鐵路工程投資編制中的應用，將大大提高投資編制的準確性和高效性，同時促進各方協同工作，為鐵路工程全過程信息化管理提供投資數據支持。

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

［2］鐵路BIM聯盟.鐵路工程實體結構分解指南［J］.鐵路技術創新，2014（6）：5-334.

［3］鐵路BIM聯盟.鐵路工程信息模型分類和編碼標準［J］.鐵路技術創新，2015（1）：8-111.

［4］國家鐵路局.鐵路工程預算定額［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，技術人員，研究方向為鐵路工程造價。

〔編輯：嚴麗琴〕