水运BIM 标准在某大型集装箱码头工程中的应用

余振刚，唐杰文

（1.中交第三航务工程局有限公司宁波分公司，浙江宁波 315000；2.中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北武汉 430061；）

引言

近年来，BIM（信息模型）技术在土木工程行业呈现出广泛应用的趋势。水运工程BIM 标准启动较晚，为保证水运工程的持续稳定发展，推进信息模型在工程中的应用，完善水运工程标准体系，适应水运工程发展需要，交通运输部水运局组织制定了首套水运行业BIM 标准，已于2019 年12 月发布实施。为了加快标准的落地，将水运BIM 标准中信息模型体系创建、协同内容和要求、模型分类编码与应用、模型的存储与成果交付等相关内容落实到实处，需要解决模型编码复杂、模型合规性检查效率低、模型成果交付整理繁杂、大体量模型展示体验差等问题。解决上述问题除了管理流程上的规范外，更需要有针对性的软件技术工具来支撑。

1 项目简介

宁波—舟山港梅山港区6 号至10 号集装箱码头工程新建5 个专业化集装箱泊位及相应的配套工程，可靠泊当今世界上最大的载重量为2.2 万TEU的专用运输船舶。这里将建成年货物吞吐量超1 000万TEU 的保税港区。工程总概算为78.67 亿元。码头岸线总长度为2 150 m，宽59 m。码头采用高桩梁板结构，排架间距为10 m；基桩为Ф1 200 mm组合管桩，桩长为77～85.5 m；上部纵横梁系均为先张预应力叠合梁，搁置于桩帽上；面板为先张预应力叠合板，上部现浇面层、磨耗层。后方陆域总面积约178.4 万m2，沿纵深方向分为三个区域，由南往北依次为前方堆场及辅建区、重箱堆场区、空箱堆场及辅建区。本工程的特点：水上施工，安全风险大；施工工序需多单位配合，协调沟通多；品质示范项目，标准要求高。

图1 项目效果图

2 标准的实施的难点

2.1 标准的体系分析

水运行业BIM 标准体系包括技术标准和实施标准两大部分。

1）技术标准分为信息语义、协同、分类与编码、数据存储与传递，其主要目标是为了实现水运建设项目全生命周期内模型信息的规范化。

2）实施标准主要是从资源、行为、交付物三方面指导和规范水运行业设计、施工、运维实施BIM 标准。水运工程新发布的BIM 标准如表1。

表1 水运行业BIM 标准

2.2 标准实施难点

建立满足规范的BIM 模型是BIM 技术应用的基础，也是本项目BIM 模型全生命周期数据互通的重要保障。结合工程特点，水运BIM 标准实施有以下重难点：

1）项目专业较多。项目包括了总图、水工结构、金属结构、固体装卸工艺、工程地质、建筑结构等多个专业，专业间的沟通量大；

2）编码录入工作量大。项目新建5 个专业化集装箱泊位及相应的配套工程，构件多达2 万多个，每个构件需要针对规范要求录入标准化的编码；

3）信息模型的校审工作量大。规范对不同类型的构件的模型粒度和信息细度各不一样，包含的信息量较多。如本工程的桩基模型几何信息包括尺寸、坐标、高程、桩的截面尺寸、桩长等，非几何信息包括分类码、顺序码、清单工程量、材料的信息、桩基承载力、预应力、桩身垂直度等；而横梁模型的几何信息包括尺寸、坐标、高程、梁的截面尺寸、长度、坡度等；非几何信息包括分类码、顺序码、清单工程量、材料的信息、混凝土强度、承载力等信息；

4）成果整理繁杂。规范要求项目整个模型交付成果电子文件要按照项目、单体、专业、构件与设备、钢筋与零件的层级进行组织，模型的交付成果文件夹及文件要采用信息模型的编码进行命名。然在本项目2 万多个构件组成下，交付成果的整理变得十分繁重；

5）展示体验效果较差。各专业模型数据量加一起达到近1.1 G，用软件打开整个BIM 模型出现卡顿，影响交付后模型的使用。

3 标准应用的解决方案

针对项目的标准实施的重难点，项目组提出了如下解决方案，详见表2。

表2 标准实施难点解决方案

3.1 协同环境

针对项目专业多、专业间沟通量大的难点，开发了高效的云服务协同环境平台。水运BIM 标准规定，协同设计宜创建协同设计环境，使项目各相关方能够共享模型数据。本项目BIM 建模在二次开发的SimCloud 云平台桌面中运行，相关模型、文档等均存放于云平台服务器中。该云平台既降低了BIM 建模对PC 电脑配置要求，同时云平台的统一维护为模型的数据安全提供保障。

水运BIM 标准将模型体系层级划分项目级、单体级、专业级、构件与设备级、钢筋与零件级五个层级进行组织。根据原始数据创建宁波—舟山港梅山港的地形曲面模型和三维地物模型，再整合得到地形、地物模型。根据勘察钻孔数据、剖面数据生成三维柱状图模型、三维地质体模型，补充模型信息后，得到地质信息模型。将设计内容拆分为不同单体后，不同专业采用工作集或链接的方式进行协同设计建模。以码头结构为例，水工、金属结构、装卸工艺、供电照明等专业的单体模型设计完成后，通过文件链接的方式，集成整个项目的信息模型。

图3 模型层级划分

3.2 模型编码工具

规范规定模型编码分类应用采用面分类法，分类对象宜包括成果、进程、资源和属性等四类，详见表3。

表3 BIM 模型中信息分类结构

针对项目构件多、分类结构复杂，使得编码工作量大的难点，二次开发了希迪模型编码软件，详见图4。编码软件将规范中编码分类的13 种表单录入数据库，采用选择的方式进行编码，大大提高了编码的效率和准确性。而且软件自带检查功能，自动检查出未编码的构件，避免了编码出现错漏的问题。

图4 模型编码工具（局部）

3.3 合规性检查工具

规范的附录表规定了模型构件的信息细度，合规性检查即检查项目中的构件与设备是否包含了标准所要求的信息细度。然项目的模型量多、各类型模型信息要求不一，信息录入易出现错漏信息，为此二次开发了模型合规检查软件，见图5。软件将标准的各类构件信息细度要求录入数据库，依据模型的编码及模型的精度要求，可自动对标标准，检查出不符合标准要求的模型，提高模型信息的检查效率和准确性。

图5 合规性检查软件界面（局部）

3.4 成果交付工具

规范规定交付成果按模型体系五个层级进行交付，交付成果文件应包括信息模型及其属性数据、信息模型、交付成果清单等，交付文件夹结构按照体系层级进行组织，并以编码进行命名。针对成果整理繁杂的难题，二次开发了成果交付工具，见图6。通过交付工具选择输出模型，选取目标文件夹，点击输出，所有单体级、构建与设备级、零件级均有序存储于指定文件夹中，大大提高了成果整理的效率。

图6 成果交付平台

3.5 轻量化模型展示平台

针对设计成果模型体量大，业主浏览体验差的难点，开发了轻量化模型展示平台。轻量化的模型在保障模型展示效果和数据信息的前提下，进行轻量化转换。轻量化软件选取了国产的citymaker 软件，进行了二次开发，对水运工程的适应性更强，并结合项目的需求，满足测量、展示和数据关联等要求，可与项目的安全、质量、进度和成本的数据挂接，直观地展示项目的数据信息，见图7。展示平台对PC 电脑的配置要求不高，而且展示可通过互联网的随时随地进行访问，让用户体验更好。

图7 轻量化模型展示平台界面

4 结语

本项目结合水运BIM 标准开展了BIM 技术应用，项目的成果模型层级组织鲜明、模型属性信息全面、模型分类编码科学。应用过程中开发了协同环境、编码工具、合规核查工具、交付工具和轻量化展示平台，提高了规范应用的效率，让标准应用能够落地。水运BIM 标准在本项目应用总结如下：

1）按照规范的五个层级进行信息模型创建、存储和交付，层级结构清晰明了，便于项目管理和应用；

2）按照规范的信息模型编码，可快速实现依据单体、专业、特征等对构件进行分类统计、查找和定位等；

3）按水运规范建立的信息模型，可以采用合规性检查工具进行核查工作，减少模型校审工作量；

4）信息模型的存储和交付按照标准体系层级进行组织，采用编码进行命名，便于企业信息模型数据成果的规范化管理；

5）按照水运BIM 标准的建立的建筑信息模型，从全生命周期应用统筹考虑，可适应未来建筑行业信息化的深层次应用要求，满足数字化智慧水运交通的需求。