EPC模式下的公路工程BIM综合应用研究

欧佳佳， 戴 玮

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

0 引 言

EPC(engineering procurement construction)模式是指受业主委托，按照合同约定对工程建设项目的设计、采购、施工、试运行等实行全过程或若干阶段的承包[1]。BIM(building information modeling)技术是一种通过三维模型携带大量数据信息并传递运用在工程建设全项目周期的新型信息化技术，是对工程建设项目各阶段物理特征和功能特性的数字化表达，具有以数据为中心的全生命周期理念特性[2]。BIM技术运用体系在建筑等行业已经十分完善，而在公路工程行业仍然处于初期发展阶段。

1 研究背景

BIM 技术在公路行业已经发展推广数年，部分专业已逐步成熟，基本可以贯穿“建管养运”一体化全生命周期过程[3]。而涉及公路工程的BIM应用标准化推广仍然处于发展和实践阶段，因此BIM技术在公路工程上的标准化体系仍需实际项目的不断研究和经验总结[4]。

在《交通运输部办公厅关于开展公路 BIM 技术应用示范工程建设的通知》(交办公路函〔2017〕1283 号)[5]中要求到：在设计阶段通过具体项目应用和积极推动，提升设计水平，鼓励和促进工程设计人员直接利用BIM技术进行设计，形成以三维形式表述的设计成果，根据需要提供平面图纸或其他形式的设计文件。在建设阶段，项目建设单位要建立基于BIM技术的项目管理系统和全员参与的共享管理方式，改进建设管理，压缩管理层级，提高管理效率，降低管理成本。施工单位要利用BIM技术改进施工组织，提高设备利用率，减少材料和备件库存，充分利用BIM数据进行构件加工，减少中间环节，提高加工效率和精度，提升施工组织水平。

2 BIM技术应用流程

在项目确定之后，通过组建BIM技术应用中心，制定项目BIM技术应用的制度标准和总体方案，根据项目工程设计施工实施的不同阶段采用不同的BIM技术手段和措施。总体思路(图1)如下：

图1 BIM技术应用研究思路

在项目实施组建阶段，以业主方和咨询方为主，组建项目级BIM技术应用中心。BIM技术中心根据对项目的实际工程需求和BIM技术应用环境进行分析，分别制定设计阶段及施工阶段BIM技术应用标准，标准体系涵盖两阶段数字化信息模型数据的应用和管理，并对项目BIM实施人员采用规范制度[6]。

在设计阶段中运用基于云服务器的协同化体系，并采用无人机倾斜摄影测量技术和GIS平台的开发，同时利用软件平台开发的二次工具，针对项目设计上桥梁涵洞等结构复杂节点进行详细设计和三维出图并进行数字化脱平台化设计交付。

在施工阶段中运用建设管理信息平台，在建设过程中对立交工程的安全质量、进度情况、计量情况及档案数据信息资料进行科学合理的有效管控，智能统计分析建设造价数据信息，针对新型或复杂施工工艺流程采用三维模拟演示进行指导施工[7]。在工程验收后，将施工阶段所有数据信息记录和BIM技术应用数据及模型进行施工交付，为后期运营维护管理提供大数据基础。

3 BIM综合应用研究

3.1 BIM+GIS集成应用

BIM与GIS集成应用是通过数据集成、系统集成或应用集成实现。通过集成应用可提高长线工程和大规模区域性工程的管理能力和增强大规模公共设施的管理能力。

利用倾斜摄影测量模型对现场情况收集以及地形地貌的分析，在外业勘察时可以进行场地房屋实地拆迁综合调查，还能为项目踏勘时提供勘察辅助。同时利用生成的高清地形地貌，进行设计线位方案比选、净空及空间设计校核、配合仿真模拟(图2)及填挖平衡量设计估算等。在阶段汇报时利用设计模型与倾斜摄影测量的结合，进行景观绿化等环境设计以及多样化方案比选。

图2 场地三维实景模型

在施工过程中，采用BIM+GIS技术进行工地、料场场址的选择和位置科学布设，以及施工临时设施、运输取弃土场的布置选择。同时对于施工便道的选线、施工地形和环境等影响因素进行综合评估。结合施工数据模型进行特殊结构、位置的施工工艺工法模拟，有效指导施工。采用周期性的无人机巡航监测，对施工场地进行安全监测和数据采集。

3.2 数据兼容集成及数字化交付

在工程项目大数据运用推广的背景下，通过数字化技术应用及信息平台的开发，实现项目级多元数据兼容和集成应用(图3)，并在项目各阶段完成后分别进行数字化交付。

图3 数字化兼容集成应用

在设计阶段，采用跨平台软件进行多专业模型设计和加工，同时运用自主研发的BIM+GIS平台将传统的勘察设计数据和GIS数据进行批量处理和通用格式转出。最终达到工程三维信息模型、项目周边环境的实景模型以及电子化设计图纸的可视化、轻量化交付，形成项目的数字化档案馆，便于项目的各参建方对设计信息、设计图纸、工程空间要素以及地理信息的快速、便捷查询。

在施工阶段，通过前期基于施工管理需求开发的建设管理信息平台，在全设计过程模型数据和资料录入存储基础下，实现进度、质量、安全及计量等管理的流程审批和数据记录[8]，同时将施工过程中产生的维护变更模型数据、信息数据及相关的档案资料日志数据也分别进行留档更新存贮。通过工程几何信息与非几何信息的数字化交付，可为后续的信息化维护管理打下牢基。

3.3 数字管理平台

根据项目信息化建设和管理要求，搭建以采用浏览器/服务器(B/S)架构为主、客户/服务器(C/S)架构为辅的方式并基于BIM技术的数字管理平台(图4)。

图4 建设管理要素

项目各参与方基于同一套信息模型和一个信息化管理平台实现数据和信息的交流和共享。公路、市政工程项目中的科学施工管理是公路建设中现代化的重要手段，对于控制工程建设的投资、进度和质量具有重要的作用[9]。通过重构贯核心业务各环节的管理流程，使各部分的信息有机融合，打通各业务模块的数据传递链条，实现建设过程中的数字信息化管理。

建设管理信息平台确保了项目信息在各方之间传递的准确性和实效性，极大地提升了信息的获取、分发、沟通效率，避免传统线下处理模式时间长、滞后等问题，并通过数据统计分析，为项目提供更可靠的决策，提升项目协同管理的价值。

3.4 EPC模式下的BIM综合应用体系

根据EPC模式下的BIM技术应用特性，项目研究制定了一套基于设计施工一体化BIM技术应用体系(图5)，标准及规范要求贯穿整个设计阶段和施工阶段。

图5 EPC模式下的一体化应用体系

体系核心为BIM技术应用中心，主要负责制定项目级各阶段BIM技术应用指导标准和手册，对各参与方的BIM配套人员进行技术培训和指导，协调各参与方的BIM技术应用和信息化平台使用，研发基于项目级的二次建模工具和建设管理平台。并配合业主方针对阶段性的BIM技术应用进度和成果进行监督考核，并在项目实施过程中接受反馈不断完善实施标准和管理方案[10]。

各参与方按照BIM技术应用中心下发的管理体系及制度手册，通过相关BIM平台建模、应用软件及建设管理平台的培训学习，将BIM技术应用到项目实施过程中，充分做到数字化设计和施工。

4 结束语

本案例项目采用的设计施工一体化BIM技术应用在规划阶段拟定实施方案时就立足总包管理的需求，设计阶段充分考虑施工期应用点，注重设计阶段与施工阶段模型与数据的传递与协作机制的建立，整体应用方案与架构可以为今后同等规模市政工程项目提供实施范例。

随着我国交通基建行业的数字化应用不断研究和实践，EPC模式下的工程数字化应用体系也在不断完善。本文通过对公路工程项目的设计施工一体化综合应用研究和总结，旨在推广复杂模式下的BIM技术应用经验，为后期行业数字化标准应用提供实例参考。