水運BIM 標準在某大型集裝箱碼頭工程中的應用

余振剛，唐杰文

（1.中交第三航務工程局有限公司寧波分公司，浙江寧波 315000；2.中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北武漢 430061；）

引言

近年來，BIM（信息模型）技術在土木工程行業(yè)呈現(xiàn)出廣泛應用的趨勢。水運工程BIM 標準啟動較晚，為保證水運工程的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，推進信息模型在工程中的應用，完善水運工程標準體系，適應水運工程發(fā)展需要，交通運輸部水運局組織制定了首套水運行業(yè)BIM 標準，已于2019 年12 月發(fā)布實施。為了加快標準的落地，將水運BIM 標準中信息模型體系創(chuàng)建、協(xié)同內容和要求、模型分類編碼與應用、模型的存儲與成果交付等相關內容落實到實處，需要解決模型編碼復雜、模型合規(guī)性檢查效率低、模型成果交付整理繁雜、大體量模型展示體驗差等問題。解決上述問題除了管理流程上的規(guī)范外，更需要有針對性的軟件技術工具來支撐。

1 項目簡介

寧波—舟山港梅山港區(qū)6 號至10 號集裝箱碼頭工程新建5 個專業(yè)化集裝箱泊位及相應的配套工程，可靠泊當今世界上最大的載重量為2.2 萬TEU的專用運輸船舶。這里將建成年貨物吞吐量超1 000萬TEU 的保稅港區(qū)。工程總概算為78.67 億元。碼頭岸線總長度為2 150 m，寬59 m。碼頭采用高樁梁板結構，排架間距為10 m；基樁為Ф1 200 mm組合管樁，樁長為77～85.5 m；上部縱橫梁系均為先張預應力疊合梁，擱置于樁帽上；面板為先張預應力疊合板，上部現(xiàn)澆面層、磨耗層。后方陸域總面積約178.4 萬m2，沿縱深方向分為三個區(qū)域，由南往北依次為前方堆場及輔建區(qū)、重箱堆場區(qū)、空箱堆場及輔建區(qū)。本工程的特點：水上施工，安全風險大；施工工序需多單位配合，協(xié)調溝通多；品質示范項目，標準要求高。

圖1 項目效果圖

2 標準的實施的難點

2.1 標準的體系分析

水運行業(yè)BIM 標準體系包括技術標準和實施標準兩大部分。

1）技術標準分為信息語義、協(xié)同、分類與編碼、數(shù)據(jù)存儲與傳遞，其主要目標是為了實現(xiàn)水運建設項目全生命周期內模型信息的規(guī)范化。

2）實施標準主要是從資源、行為、交付物三方面指導和規(guī)范水運行業(yè)設計、施工、運維實施BIM 標準。水運工程新發(fā)布的BIM 標準如表1。

表1 水運行業(yè)BIM 標準

2.2 標準實施難點

建立滿足規(guī)范的BIM 模型是BIM 技術應用的基礎，也是本項目BIM 模型全生命周期數(shù)據(jù)互通的重要保障。結合工程特點，水運BIM 標準實施有以下重難點：

1）項目專業(yè)較多。項目包括了總圖、水工結構、金屬結構、固體裝卸工藝、工程地質、建筑結構等多個專業(yè)，專業(yè)間的溝通量大；

2）編碼錄入工作量大。項目新建5 個專業(yè)化集裝箱泊位及相應的配套工程，構件多達2 萬多個，每個構件需要針對規(guī)范要求錄入標準化的編碼；

3）信息模型的校審工作量大。規(guī)范對不同類型的構件的模型粒度和信息細度各不一樣，包含的信息量較多。如本工程的樁基模型幾何信息包括尺寸、坐標、高程、樁的截面尺寸、樁長等，非幾何信息包括分類碼、順序碼、清單工程量、材料的信息、樁基承載力、預應力、樁身垂直度等；而橫梁模型的幾何信息包括尺寸、坐標、高程、梁的截面尺寸、長度、坡度等；非幾何信息包括分類碼、順序碼、清單工程量、材料的信息、混凝土強度、承載力等信息；

4）成果整理繁雜。規(guī)范要求項目整個模型交付成果電子文件要按照項目、單體、專業(yè)、構件與設備、鋼筋與零件的層級進行組織，模型的交付成果文件夾及文件要采用信息模型的編碼進行命名。然在本項目2 萬多個構件組成下，交付成果的整理變得十分繁重；

5）展示體驗效果較差。各專業(yè)模型數(shù)據(jù)量加一起達到近1.1 G，用軟件打開整個BIM 模型出現(xiàn)卡頓，影響交付后模型的使用。

3 標準應用的解決方案

針對項目的標準實施的重難點，項目組提出了如下解決方案，詳見表2。

表2 標準實施難點解決方案

3.1 協(xié)同環(huán)境

針對項目專業(yè)多、專業(yè)間溝通量大的難點，開發(fā)了高效的云服務協(xié)同環(huán)境平臺。水運BIM 標準規(guī)定，協(xié)同設計宜創(chuàng)建協(xié)同設計環(huán)境，使項目各相關方能夠共享模型數(shù)據(jù)。本項目BIM 建模在二次開發(fā)的SimCloud 云平臺桌面中運行，相關模型、文檔等均存放于云平臺服務器中。該云平臺既降低了BIM 建模對PC 電腦配置要求，同時云平臺的統(tǒng)一維護為模型的數(shù)據(jù)安全提供保障。

水運BIM 標準將模型體系層級劃分項目級、單體級、專業(yè)級、構件與設備級、鋼筋與零件級五個層級進行組織。根據(jù)原始數(shù)據(jù)創(chuàng)建寧波—舟山港梅山港的地形曲面模型和三維地物模型，再整合得到地形、地物模型。根據(jù)勘察鉆孔數(shù)據(jù)、剖面數(shù)據(jù)生成三維柱狀圖模型、三維地質體模型，補充模型信息后，得到地質信息模型。將設計內容拆分為不同單體后，不同專業(yè)采用工作集或鏈接的方式進行協(xié)同設計建模。以碼頭結構為例，水工、金屬結構、裝卸工藝、供電照明等專業(yè)的單體模型設計完成后，通過文件鏈接的方式，集成整個項目的信息模型。

圖3 模型層級劃分

3.2 模型編碼工具

規(guī)范規(guī)定模型編碼分類應用采用面分類法，分類對象宜包括成果、進程、資源和屬性等四類，詳見表3。

表3 BIM 模型中信息分類結構

針對項目構件多、分類結構復雜，使得編碼工作量大的難點，二次開發(fā)了希迪模型編碼軟件，詳見圖4。編碼軟件將規(guī)范中編碼分類的13 種表單錄入數(shù)據(jù)庫，采用選擇的方式進行編碼，大大提高了編碼的效率和準確性。而且軟件自帶檢查功能，自動檢查出未編碼的構件，避免了編碼出現(xiàn)錯漏的問題。

圖4 模型編碼工具（局部）

3.3 合規(guī)性檢查工具

規(guī)范的附錄表規(guī)定了模型構件的信息細度，合規(guī)性檢查即檢查項目中的構件與設備是否包含了標準所要求的信息細度。然項目的模型量多、各類型模型信息要求不一，信息錄入易出現(xiàn)錯漏信息，為此二次開發(fā)了模型合規(guī)檢查軟件，見圖5。軟件將標準的各類構件信息細度要求錄入數(shù)據(jù)庫，依據(jù)模型的編碼及模型的精度要求，可自動對標標準，檢查出不符合標準要求的模型，提高模型信息的檢查效率和準確性。

圖5 合規(guī)性檢查軟件界面（局部）

3.4 成果交付工具

規(guī)范規(guī)定交付成果按模型體系五個層級進行交付，交付成果文件應包括信息模型及其屬性數(shù)據(jù)、信息模型、交付成果清單等，交付文件夾結構按照體系層級進行組織，并以編碼進行命名。針對成果整理繁雜的難題，二次開發(fā)了成果交付工具，見圖6。通過交付工具選擇輸出模型，選取目標文件夾，點擊輸出，所有單體級、構建與設備級、零件級均有序存儲于指定文件夾中，大大提高了成果整理的效率。

圖6 成果交付平臺

3.5 輕量化模型展示平臺

針對設計成果模型體量大，業(yè)主瀏覽體驗差的難點，開發(fā)了輕量化模型展示平臺。輕量化的模型在保障模型展示效果和數(shù)據(jù)信息的前提下，進行輕量化轉換。輕量化軟件選取了國產(chǎn)的citymaker 軟件，進行了二次開發(fā)，對水運工程的適應性更強，并結合項目的需求，滿足測量、展示和數(shù)據(jù)關聯(lián)等要求，可與項目的安全、質量、進度和成本的數(shù)據(jù)掛接，直觀地展示項目的數(shù)據(jù)信息，見圖7。展示平臺對PC 電腦的配置要求不高，而且展示可通過互聯(lián)網(wǎng)的隨時隨地進行訪問，讓用戶體驗更好。

圖7 輕量化模型展示平臺界面

4 結語

本項目結合水運BIM 標準開展了BIM 技術應用，項目的成果模型層級組織鮮明、模型屬性信息全面、模型分類編碼科學。應用過程中開發(fā)了協(xié)同環(huán)境、編碼工具、合規(guī)核查工具、交付工具和輕量化展示平臺，提高了規(guī)范應用的效率，讓標準應用能夠落地。水運BIM 標準在本項目應用總結如下：

1）按照規(guī)范的五個層級進行信息模型創(chuàng)建、存儲和交付，層級結構清晰明了，便于項目管理和應用；

2）按照規(guī)范的信息模型編碼，可快速實現(xiàn)依據(jù)單體、專業(yè)、特征等對構件進行分類統(tǒng)計、查找和定位等；

3）按水運規(guī)范建立的信息模型，可以采用合規(guī)性檢查工具進行核查工作，減少模型校審工作量；

4）信息模型的存儲和交付按照標準體系層級進行組織，采用編碼進行命名，便于企業(yè)信息模型數(shù)據(jù)成果的規(guī)范化管理；

5）按照水運BIM 標準的建立的建筑信息模型，從全生命周期應用統(tǒng)籌考慮，可適應未來建筑行業(yè)信息化的深層次應用要求，滿足數(shù)字化智慧水運交通的需求。