BIM技术在铁路工程投资编制上的应用

2021-04-13孟笑

科技与创新 2021年6期

孟笑

BIM技术在铁路工程投资编制上的应用

孟笑

（中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055）

在铁路工程项目中应用BIM技术逐渐成为趋势，BIM具有可视化、参数化、一体化、仿真性、协调性、优化性六大优点，使得BIM技术能提高铁路工程投资编制的高效性和准确性。分析了铁路工程投资编制的现状，对BIM技术在铁路工程投资编制中的应用进行了阐述，以求达到提高投资编制质量和效率的目的。

铁路工程；投资编制；BIM技术应用；投资编制模型

1 铁路工程投资编制的现状

工程投资是工程建设项目的核心指标之一，设计阶段投资的编制依托于工程数量的计算和组价这两个基础。从项目前期的可行性研究阶段编制投资估算，到初步设计阶段编制设计概算及施工图设计阶段编制施工图预算，都离不了这两个基础。随着各阶段设计细化，工程数量及相应的组价也逐渐精细化。

目前铁路工程的工程数量计算，主要由设计人员人工计算或者采用专业各自的设计软件辅助计算后人工汇总。由于铁路项目体量大，参与专业众多，并且专业内不同设计人员之间也存在一定的设计习惯差异，人工参与过多及消耗工作时间多，难以保证设计的效率及质量。对于组价来说，工经人员拿到设计专业的工程后，需要先进行工点及工程数量格式的核对，确认无误后再根据施工方法、施工工序、施工条件等，套用合适的定额，逐条录入铁路工程投资编制软件并计算，完成概预算编制。对于完整的设计项目，尤其是长大线路，投资编制单元多，工程数量庞大，耗费巨大的时间和人力，并且容易出现差错漏碰等错误，难以进一步提高工作效率，确保投资编制高效准确。

2 铁路工程BIM技术

BIM（Building Information Modeling）是“建筑信息模型”的简称，它是三维几何数据模型，该模型包含建筑物的各类几何信息（几何尺寸、标高等）与非几何信息（建筑材料、耐火等级、钢筋类别等）。在工程项目全寿命周期的各个阶段，BIM项目的不同参与方对BIM开放式的信息进行共享、传递、插入、提取、更新和修改，以支持和反映各自职责的协同工作。相较于传统的设计方式，BIM具有可视化、参数化、一体化、仿真性、协调性、优化性六大优点。

铁路工程项目是一个综合性工程，与传统建筑行业相比，具有点多、线长、面广、投资规模大、技术性强、专业分工细、参与单位多、流程复杂、项目数据海量等特点，增加了铁路项目的设计及管理难度，所以更需提高技术精度，提高设计管理效率，增强多参与方间的密切配合协同工作，共同完成项目建设目标。这些正是BIM技术应用的优势，虽然铁路工程BIM技术的开发与应用整体上尚处于起步和探索阶段，但在铁路项目中应用BIM技术逐渐成为趋势，是未来铁路工程发展的加速器和催化剂，能给各参与方带来相当大的效益。

中国铁路行业于2013年启动BIM技术研究工作，2013-12，中国铁路BIM联盟成立，在铁路行业BIM标准、接口研究、平台技术、专业应用等方面开展深入研究，探索并致力于形成中国铁路BIM技术体系。铁路BIM联盟已先后发布了《铁路工程WBS工项分解指南》《铁路工程信息模型分类和编码标准》（IFD）等铁路BIM标准和指南，可以为BIM技术在铁路工程投资编制上的应用提供指引及支持。根据勘察设计形成的BIM成果，形成满足投资编制要求的工程数量，与投资编制高效结合，促成未来铁路工程BIM与工程投资编制一体化，可以大大提高投资编制的效率及准确率，BIM技术成为投资编制进一步规范化、标准化、准确化、信息化、高效化的推手。

3 BIM技术在铁路工程投资编制上的应用

3.1 总体思路

实现基于BIM设计方式编制投资的关键是如何应用BIM设计快速准确计算出工程数量的编制投资，这个核心包含关键的两点：通过BIM设计计算出的工程数量要满足投资编制的要求；投资编制要满足现行铁路工程投资编制软件接口的要求。

利用BIM技术建立设计与投资编制的三维协同平台，实现设计与投资编制的协同工作，要以《铁路基本建设工程设计概（预）算编制办法》（国铁科法〔2017〕30号文）规定的综合概算章节划分为基础，结合铁路BIM标准《铁路工程实体结构分解指南》（EBS）中有关工程分解的规定，划分工点及分部分项工程，模型与投资编制所需工程数量相对应。设计专业建立设计模型后，通过协同设计平台或者专用设计软件计算出工程数量，按照分部分项工程划分及设计单元的汇总要求，自动填入标准工程数量表，标准工程数量表中的数据通过工程数量定额模板表自动套用对应的定额后，将成果导入铁路投资编制软件进行计算，实现BIM设计与投资编制的一体化。

3.2 EBS工点划分

将BIM模型及信息传递于工程项目的全寿命周期，对工程模型的分解要考虑工程设计、施工及建设管理、运营的应用需求，形成适合进行信息化管理的单元。以桥梁工程为例，EBS工点划分规则如下：①大中小桥一般以单座桥梁为工点，特大桥可划分为多个工点；②特殊桥梁结构，包括连续梁（联）、连续钢构（联）、连续梁拱、系杆拱、斜拉桥、钢梁、拱桥、现浇简支梁（按段落）和其他不能按常规方式施工的桥梁结构等，应分别作为单独工点；③制梁以梁场为单位划分工点；④架梁工点一般以每座桥划分，同座桥梁架梁方向不一致时须拆分；⑤涵洞按照座单独划分为一个工点。

3.3 投资编制模型的建立

3.3.1 信息传递编码

实现工程数量的计算机识别、计算、自动套用定额、数据导入投资编制软件的信息传递有两种途径：①采用编码系统，通过编码预先规定各数据间的对应关系。如通过工程数量编码，给每个工程数量制定一个唯一固定的编码，由编码实现工程数量与定额的对应关系及所属的分部分项工程。 ②采用无编码系统，利用计算机的汉字识别技术对比较规范的工程数量以及定额名称的关键字词进行识别，通过定额库等“关联数据库”模糊查询，实现自动匹配。

有编码系统易于实现各数据间的连接，可操作性及准确率较无编码系统高，它的缺点是需要制定一套详尽的编码，编制各数据间对应关系的数据库，当分部分项工程划分与工程数量有变化时，需及时相应更新数据库，定额修编后也需要重新建立新定额的对应，数据库的编制工作量大。编码的编制形式，可以参考IFD标准及EBS标准中的编码规则，进行组合或扩充表达。

如对于桥梁-基础-明挖基础-基坑开挖-土方-基坑深小于等于6 m-无水-无挡，参照IFD标准，可用以下编码组合表达：54表 54-04 10 00（基坑开挖）+54表 54-07 10 10（挖土方）+自定义扩充（基坑深小于等于6 m，无水，无挡）。

对于无编码系统，利用计算机对关键字词进行模糊查询并匹配，该途径数据接口灵活，对工程数量及定额的增减更改较自由，无需先建立对应数据库，此系统更加智能化，缺点是对计算机及软件有匹配准确度的要求。无编码系统比有编码系统完善，相信未来随着计算机及软件的发展，技术会更加进步。

3.3.2 基础数据库

为保证目前阶段投资编制的可操作性和准确率，采用有编码系统实现应用BIM技术编制投资。投资编制模型包括以下几个基础数据库：工点信息表、分部分项工程划分表、标准工程数量表及工程数量定额表。

工点信息表包含的信息有：工程名称、设计阶段、工点类型、起始里程、中心里程、终点里程、工点长度、桥隧类型、桥跨形式、桥梁最大墩高/平均墩高、隧道断面面积、路基平均填高/平均挖深、投资价值、造价指标等。该表为项目统计表，为基础的信息化管理单元。

分部分项工程划分表包含的信息有：条目序号、条目编号、工程项目名称及单位，其中条目序号与标准工程数量表中的条目序号对应，实现一个或多个工程数量在该条目下汇总计算；条目编号与投资编制软件中的条目编号对应，解决条目下的工程数量导入投资编制软件中的定位问题，如表1所示。

表1 分部分项工程划分表示例

条目序号条目编号工程项目名称单位 103桥涵 20305梁式桥延长米 30305-011.下部工程延长米 40305-01-01（1）基础圬工方 50305-01-01-01① ①明挖圬工方 60305-01-01-01-01A.混凝土圬工方

标准工程数量表包含的信息有：条目序号、工程数量编码、工程数量名称及数量单位，该表是设计专业通过BIM模型或相关设计软件计算后的工程数量汇总表，它根据编制办法及定额编制，规范设计专业提供工程数量的格式及要求，为建立工程数量与定额的连接关系提供可行的基础，如表2所示。

表2 标准工程数量表示例

条目序号工程数量编码工程数量名称单位 654-04 10 00 54-07 10 10 01明挖基础基坑开挖土方基坑深小于等于6 m无水无挡m³ 654-04 10 00 54-07 10 10 02明挖基础基坑开挖土方基坑深小于等于6 m有水无挡m³

工程数量定额模板表包含的信息有：工程数量编码、工程数量名称及单位、与之对应的一条或者多条定额编号、定额名称及单位、定额调整参数。

基于工程数量与定额的一对一或者一对多对应关系，建立工程数量定额模板表。该表为实现BIM生成的工程数量自动套用定额提供基础数据。同时规范的套用定额降低了因不同工经人员的习惯产生的差异，从而提高投资编制的正确率和准确率，如表3所示。

表3 工程数量定额模板表示例

工程数量编码工程数量名称数量单位定额编号定额名称定额单位参数调整 …01…无水无挡m³QY-1机械挖土方基坑深小于等于6 m 无水10 m³ …02…有水无挡m³QY-2机械挖土方基坑深小于等于6 m 有水10 m³

3.3.3 投资编制流程

在投资编制中，工经人员与专业设计人员的协同流程如图1所示。

图1 工经人员与专业设计人员的协同流程

由图1可以看出，工经人员先进行设计准备工作：编写工经专业项目策划书、编制投资编制基础资料、编制项目格式及提量要求，上传至三维协同设计平台，设计专业从平台提取相应信息，经建模设计后计算工程数量，将工程数量按要求汇总到平台，工经人员从平台提取工程数量，工程数量与所建立的基础数据库对应，自动套用定额，再用接口软件进行计算。