基于BIM的公路工程标准化EBS分解方法

何 飞，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

交通部《数字交通发展规划纲要》,明确提出采用数据化、全景式展现方式,提升综合交通运输运行监测预警、在线监测等支撑能力。《纲要》提出,我国数字交通发展要以数据为关键要素,赋能交通运输及关联产业,推动模式、业态、产品、服务等联动创新,提升出行和物流服务品质,让数字红利惠及人民。要坚持世界眼光、国际标准、中国特色,以试点为重要手段,通过典型引路,逐步形成数字交通发展的中国经验和中国方案。

数字化转型是我国经济社会未来发展的必由之路。未来,所有的企业都将成为数字化的公司,这不只是要求企业开发出具备数字化特征的产品,更指的是通过数字化手段改变整个产品的设计、开发、制造和服务过程,并通过数字化的手段连接企业的内部和外部环境。

为了提高高速公路建设期信息化水平,促进BIM信息模型技术应用的各方协同工作,从标准化和实际工作需求角度出发[1-3],提出基于公路工程BIM模型标准化工程结构分解方法(EBS)。公路工程BIM模型通常按分段和分节点工程进行创建,标准化EBS分解结构可以统一项目中各分段工程BIM模型分解粒度,同时,企业级的标准化EBS分解粒度可以统一项目之间的模型分解方法,提高项目管理数字化,还能有效地归集建设期数据资产,为高速公路资产数字化转型打下基础[4]。

1 EBS分解基本原则

1.1 EBS分解内容

EBS分解是一种依据行业规范对工程对象进行专业的系统分解,综合各项目之间互相独立又互相联系的关系,按层级形成符合工程建设需求的工程项目结构树。工程实体结构分解编码的核心功能在于实现工程实体的分类、检索、信息传递,应用于工程建设管理信息化[5]。

1.2 标准化EBS分解原则

EBS采用一维表的数据组织方式,将公路工程项目各结构分解至项目需求的最小单元[6]。标准化EBS结构应满足分解全面、层级分类固定以及适用面广的特点。

1)分解全面。根据现阶段道路、桥涵、附属结构等专业的特点,将各专业工程结构分解至最小分解单元[7]。

2)层级分类固定。各专业EBS结构分级每层对应固定的分解原则,避免各项目之间分解标准不固定,降低项目信息管理效率[8]。

3)适用面广。标准化EBS分解结构应最大程度地满足不同场景的数字化应用需求。

1.3 EBS结构分解方法

为了便于标准化分解,以主线道路和枢纽互通为划分节点,将高速道路划分为若干个工程区间。再以道路工程、桥梁工程、涵洞工程、交通工程等专业,对工程区间进行专业上的分解。其中,考虑到道路段施工方式区别,将道路工程细分成路基工程和路面工程。

路基工程/路面工程分段一般以桥梁为分段节点,根据道路段起点-伸缩缝、伸缩缝-道路段终点的方法分成不同的道路结构段[9]。

桥梁工程和涵洞工程作为单点结构,按节点进行结构分解。

交通工程的分解内容主要包含护栏和交通标志,依据前文路基工程/路面工程和桥梁工程的划分方法进行标准化分解。

2 各专业标准化EBS结构

2.1 基础层级划分

基于EBS分解方法,分解体系前四级采用固定层级划分形式:“①项目(标段)信息-②路段区间定位-③路段类别信息-④专业信息”。

①项目(标段)信息:包含项目按标段总分段内容,如:××高速1标段。

②路段区间定位:根据前文所述,以主线与枢纽互通节点为划分段,如:K0+000—K10+000以及K10+000—K15+000 ××枢纽。

③路段类别信息:针对主线节点,路段类别为“主线段”;针对枢纽互通节点,路段类别分为“主线段”以及对应的各项“匝道段”。本文提供路段区间定位和路段类别示例如图1所示。

④专业信息:项目主要专业分类,包含路基工程、路面工程、桥梁工程、涵洞工程、交通工程及沿线设施。如遇特殊情况,可根据需求进行相应的专业增减。

2.2 路基工程层级划分

路基工程EBS分解层级自第五级开始,采用“⑤专业细类-⑥构件单元”的划分形式。

其中,⑤专业细类根据④专业信息进行构件类型的具体分类。路基工程的专业细类从空间上可以划分至路床、边坡、排水以及防护四大细类。如遇特殊情况,可根据需求在第四层级进行相应的细类增减。⑥构件单元作为EBS结构树的叶子节点,根据最细粒度构件单元的空间位置信息及元素信息进行准确描述,从而达到细部构件的分解目标[10]。路基工程具有带状工程特性,因此空间位置可采用起终点信息进行描述。

本文提供路基工程标准EBS分解结构示例如图2所示,本示例包含K0—K6,K6+030.000—K10段道路,以及K6+015.000一座梁桥。

2.3 路面工程层级划分

路面工程EBS分解层级与路基工程一致,采用“⑤专业细类-⑥构件单元”的划分形式。

路面工程在⑤专业细类上区分为路面面层、路面基层、土路肩、中分带以及路缘带五大类,并针对特殊要求可进行增减[11]。⑥构件单元划分方法与路基工程一致,根据最细粒度构件单元的空间位置信息及元素信息进行描述。例如,路面面层进行最细粒度构件单元分解,可划分为“左幅下/中/上面层”“右幅下/中/上面层”。

本文提供路面工程部分标准EBS分解结构示例如图3所示。

2.4 桥梁工程层级划分

桥梁工程作为单点工程,区别于路基工程/路面工程这种典型的带状属性。为了更好地进行构件单元分解和区分,桥梁EBS第⑤级确定为桥梁的单点工程信息,主要包含了该路段区间中所有桥梁单点工程。第⑥级包含桥梁空间属性,在空间上将桥梁工程划分为上部结构、基础及下部结构、桥面系和附属结构三类。根据专业使用习惯,上部结构、桥面系及附属结构这两类的下一级分解包含桥梁联、跨属性的定位信息;基础及下部结构专业分解下一级包含桥梁墩台的定位信息。

因此,根据划分方法,确定从第五级开始,桥梁工程标准EBS结构分解如下所示:

上部结构:“⑤单点工程信息-⑥桥梁空间定位信息-⑦桥梁联信息-⑧桥梁跨信息-⑨专业细类-⑩构件单元”。

桥面系及附属结构:“⑤单点工程信息-⑥桥梁空间定位信息-⑦桥梁联信息-⑧专业细类-⑨构件单元”。

基础及下部结构:“⑤桥单点工程信息-⑥桥梁空间定位信息-⑦桥梁墩号信息-⑧专业细类-⑨构件单元”。

上部结构专业细类应根据不同桥梁类型进行区分,如梁桥对应的⑤专业细类可包含主梁、桥面板、纵横梁、湿接缝、横隔板、支座等,而斜拉桥对应的⑤专业细类还需添加索相关等内容。

本文提供桥梁工程标准EBS分解结构示例如图4所示。

2.5 涵洞工程层级划分

涵洞工程与桥梁工程类似,EBS第五级确定为涵洞的单点工程信息,并采用“⑤单点工程信息-⑥专业细类-⑦构件单元”的划分方式。

涵洞⑥专业细类从空间上划分至洞口、洞身两类。⑦构件单元划分至最细粒度单元。本文提涵洞工程标准EBS分解结构示例如图5所示。

2.6 交安工程

交通工程及沿线设施采用“⑤专业细类-⑥构件单元”的划分方式。

本文以交通标志和护栏栏杆作为交通工程标准EBS分解结构⑤专业细类的示范案例,提供示例如图6所示。

3 公路标准化EBS分解体系应用

G4211宁芜高速项目起点位于皖苏省界处,路线终点位于芜湖市鸠江区。高速公路数字化交付平台以宁芜高速为试点应用,平台提供了一个可对接项目业主、设计方、施工方以及运营方等各参与方的工程实施协同平台,并具备对应项目、区位、设施或构件的浏览、查询、检索和定位等功能。

平台中内嵌三维场景展示平台,采用标准化EBS分解体系,统一项目BIM信息模型的构建粒度。并通过EBS构件树、模型以及项目信息的数据连接,在平台中可以利用树结构查找对应的结构构件,快速准确地定位至查询构件,并显示该构件所携带的工程信息,如桩号、结构类型、长宽高以及材料信息。同一性的EBS分解体系可以保证该项目数据格式协同共享,也利于平台后期整合其他项目中的数据,确保统一格式。

本文提供宁芜高速试点工程中,桥梁工程基础及下部结构中40号墩中4号墩身的构件信息如图7所示。

4 结语

高速公路项目全过程管理包含的信息量和数据量极大,其中信息模型中数据管理与应用只是其中一小部分。目前标准化EBS结构树创建过程中,主要以项目中出现的道路、桥梁等形式为案例对象,在后期进一步的数据处理以及标准建设工作中,应加强项目数据的规划研究,扩大数据案例范围,真正提高公路建设期信息化水平。