劉爽

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222）

0 引言

得益于BIM技術在水運行業(yè)的不斷推廣，在設計階段已有大量成功的應用案例[1-3]，內容主要圍繞于結構設計、碰撞檢查等。隨著BIM技術在水運行業(yè)的應用水平提升，項目建設方希望運用BIM技術開展施工管理方面的應用，打造數(shù)字化施工管理模式。

工程全生命周期BIM技術應用水平層級劃分如下：

一層：設計BIM

二層：設計BIM模型+深化→施工BIM模型

三層：設計BIM模型+深化→施工BIM模型+施工管理平臺→施工管理BIM

四層：設計BIM模型+深化→施工BIM模型+構件信息→運維BIM模型

五層：設計BIM模型+深化→施工BIM模型+構件信息→運維BIM模型+運維平臺→運維BIM

基于BIM技術的工程設計+施工管理應用成功的條件為：工程+計算機+施工管理。作為工程全生命周期中的重要環(huán)節(jié)，設計+施工管理BIM技術應用涵蓋其中的第一層到第三層，并為第四層到第五層應用提供基礎。

1 工程概況

連云港港贛榆港區(qū)6號液體散貨泊位工程位于港區(qū)一突堤南端，建設1個5萬噸級液體散貨泊位，碼頭總長300 m，年吞吐量240萬t，碼頭平面布置采用“T”字形，上部布置相關工藝設備及管線，中部為裝卸平臺和靠船平臺，長224 m，兩側各布置1座系纜墩，引橋長124 m，寬13 m，在距離碼頭前沿線70 m處布置2處輔建平臺，平臺尺度分別為28 m×22 m和49 m×21 m，輔建平臺一上部為碼頭前方控制室，輔建平臺二上部為碼頭設備用房。

為滿足建設方通過運用BIM技術提升設計質量，提高施工管理水平的訴求，本文開展相關工作，旨在探索出適用于本工程的設計+施工管理BIM技術應用方案。主要研究內容包括設計模型交付、施工模型處理及施工管理應用。

2 設計模型交付

作為設計所需要的基礎性資料，勘察模型是通過某三維地質軟件建立的，由勘察建立與Revit數(shù)據(jù)共享，將地形、地質信息完備的模型提交給設計[3]，按照正常的流程，設計可以在該模型上完成港池疏浚及岸坡挖泥設計，但該模型在Revit里雖具有完備的土層地質信息，卻無法進行編輯，故設計將部分設計內容進行前置處理，即將港池疏浚及岸坡挖泥設計放到該三維地質軟件中完成，再將此部分數(shù)據(jù)模型進行導出，在此模型的基礎上開展結構設計、港池疏浚及岸坡挖泥等設計工作。

基于前期編制的相關建模以及交付標準等，協(xié)同設計遵循著“選取協(xié)同方式、制作項目樣板、模型拆分、模型組織、設計優(yōu)化”的工作順序來進行。

1）選取協(xié)同方式

利用局域網(wǎng)在中心服務器上采用統(tǒng)一標準創(chuàng)建中心文件，各專業(yè)設計分別在個人終端進行設計建模的協(xié)同設計方式。

2）制作項目樣板

在正式開展設計任務時，由項目經(jīng)理分發(fā)項目樣板，本項目制作了2套項目樣板：一種是建筑樣板（適用于水工結構、建筑、土建結構、總體專業(yè)），另一種是機電樣板（適用于給排水、暖通、供電、通信、油工藝專業(yè)），這2套項目樣板含有總體專業(yè)添加的項目定位信息。

3）模型拆分

綜合考慮并提前預判后期進行的單位、分部、分項工程劃分，在保證協(xié)同設計效率及質量的同時盡可能減少施工圖模型深化階段需要進行的拆分工作，將本項目拆分為場地、樁基、水工結構（上部）、管線、碼頭現(xiàn)場控制用房、碼頭前方綜合用房6個部分。

4）模型組織

本工程包含有總體、水工結構、油工藝、暖通、給排水、供電、控制、建筑和土建結構9個專業(yè)。通過“中心文件——工作集”進行設計。按照主體結構上的構件劃分工作集，分為管架基礎、堤頭燈基礎、樁基及樁帽、面板、橫縱梁、靠船設施、現(xiàn)澆部分、附屬設施及人行鋼橋9部分。各部分設計完成后通過鏈接的方式整合成整體模型。

圖1中粗框代表“中心文件——工作集”協(xié)同，其余為鏈接，即通過鏈接的方式形成一個更大級別的模型。如前面所述，本項目所使用的勘察三維地質軟件建立的勘察地質模型不可在Revit里編輯，故不可進行協(xié)同設計，故總圖、水工結構專業(yè)需要一起運用該勘察三維地質軟件編輯地形模型，其中總體專業(yè)設計內容為場地平整及港池挖泥，水工結構專業(yè)設計內容為岸坡挖泥。

圖1 模型組織關系圖Fig.1 Model organization diagram

粗框中的內容是通過對本項目的分析，明確了“中心文件——工作集”的組成。工作集的劃分需要結合工程特點來進行，以水工結構（上部）為例，此工作集并非嚴格按照專業(yè)進行的，因為對于主體結構來說，以水工結構專業(yè)的工作為主，與我院傳統(tǒng)設計模式相同，設計過程中應有多人的參與，分別負責一部分構件的設計工作，所以在劃分工作集中是按照主體結構上的構件來進行的。

5）設計優(yōu)化

液化烴碼頭管線系統(tǒng)復雜，對全專業(yè)模型進行碰撞檢查，依據(jù)相關規(guī)范要求考慮施工便利性和使用功能確定出管線綜合原則，可以對管線排布、碰撞點進行調整優(yōu)化，形成表達二維施工圖的模型[5]。為提升設計效率和設計質量，項目組針對樁基建模生成及統(tǒng)計進行了API二次開發(fā)，該程序實現(xiàn)了樁基結構的參數(shù)化建模，輸入?yún)?shù)后即可在Revit軟件中快速生成樁基模型，此模型可快速進行碰撞檢查及工程量統(tǒng)計。

3 施工模型處理

如圖2所示，設計階段交付的模型為施工圖模型，該模型不能直接為施工所用，需要進行施工圖模型深化[6]。

圖2 施工圖模型Fig.2 Construction drawing model

一般情況下，需要達到與單位、分部、分項工程劃分相匹配的深度，根據(jù)現(xiàn)場施工進度安排，如表1所示，現(xiàn)階段僅對本項目水工工程施工部分的單位、分部、分項工程進行了劃分，根據(jù)JTS 257—2008《水運工程質量檢測標準》第1篇的第1.4.0.2.2款規(guī)定，本工程劃分為1個單位工程。根據(jù)《水運工程質量檢測標準》第4篇的第4.1.0.1款規(guī)定，進行分部分項工程劃分，共劃分4個分部工程和33個分項。

表1 單位、分部、分項工程劃分一覽表Table 1 List of divisions of unit engineering,division engineering and sub-project

在進行協(xié)同設計時，本項目被拆分為6個部分，對應于其中的場地、樁基、水工結構（上部）這3部分，組成了連云港港贛榆港區(qū)6號液體散貨泊位水工工程施工項目（GYGQ-YH6-SGSG標段）這一單項工程，分部工程共4個，分別為基槽與岸坡開挖、樁基、上部結構、停靠船與防護設施，其中基槽與岸坡開挖分部工程可直接由場地模型獲取，樁基分部工程可直接由樁基模型獲取，而上部結構和?？看c防護設施需要將水工結構（上部）模型進行拆分獲得。

如圖3所示，對于基槽與岸坡開挖、樁基、上部結構、?？看c防護設施這4個分部工程，其對應的分項工程數(shù)量分別為1項、3項、24項、5項，分項工程是劃分的最下游，一般來說，施工圖模型中與其對應的是構成整體項目的族文件，故應對應分項工程，對施工圖模型中的族文件進行拆分或合并，使各分部工程構件族與分項工程匹配。在完成施工圖模型的分部分項分解后，應結合施工需要，在族文件屬性中對施工信息進行錄入。

圖3 分部工程、分項工程模型施工信息錄入示意圖Fig.3 Schematic diagram of inputting construction information of division engineering and sub-project models

4 施工管理應用

當施工圖模型達到施工管理模型深度（完成分部分項分解及施工信息錄入）后，可以導入施工管理平臺開展施工管理應用[7-8]（開展施工管理應用的示意如圖4所示）。本文嘗試了2種平臺，二者在施工管理方面的應用大致相同。

圖4 依托項目在某平臺中開展施工管理應用Fig.4 Relying on the project to carry out construction management applications in a certain platform

前者在算量方面具有較明顯的優(yōu)越性，但無水運模塊，需進行定制開發(fā)。根據(jù)其提供的配庫模板，整合水運專業(yè)涵蓋分項及所需參量，結合依托工程具體情況，將配庫信息按照“專業(yè)—分組—類型—屬性匹配”進行劃分，將港池、碼頭和棧橋進行了配庫（考慮到碼頭上部建筑單體相對獨立，可拆分出來按照已有建筑模塊進行后期應用，故此部分沒有進行配庫）。后者適用于項目級施工管理應用。不同于大多數(shù)施工管理平臺，設計模型以ifc格式導入此平臺后常規(guī)模型屬性丟失，模型以obj格式導入平臺屬性欄中信息完整。

基于導入的模型可以開展施工管理階段的應用，圖4為某平臺“虛擬進度模擬”和“質量安全管理”應用。在平臺中可完成構件屬性查看，構件進度信息關聯(lián)，形象進度模擬，WBS進度管理等虛擬進度模擬應用；創(chuàng)建質量安全問題，質量安全問題提醒，質量安全問題查看等質量安全管理應用。

5 結語

本文基于連云港港贛榆港區(qū)6號液化烴碼頭工程這一項目，從設計模型交付、施工模型處理、施工管理應用，完成了施工圖階段模型到施工管理階段模型處理方式的研究及應用，摸索出本工程的設計+施工管理BIM技術應用方案，為類似工程BIM應用的開展提供參考，為工程全生命周期應用中的運維應用的開展提供基礎。

1）依托工程為液體散貨泊位，其管線系統(tǒng)復雜，需在有限空間內高度集中多專業(yè)協(xié)作運轉，BIM技術的應用不但提高了參建各方的工作效率，同時滿足了項目的數(shù)字化要求，為將來開展工程全生命周期應用中的運維環(huán)節(jié)提供基礎。

2）本研究摸索出的設計+施工管理BIM技術應用方案主要針對于碼頭工程，對于配套的建筑工程未進行詳細研究，其應用可參考已有房建經(jīng)驗開展。

3）受限于所依托項目的工程進度，現(xiàn)階段虛擬進度模擬及質量安全管理兩項典型應用成果具有局限性，后續(xù)施工過程中應繼續(xù)緊密追蹤，提升施工管理水平。