BIM技術在EPC項目建設中的應用

陶 鵬， 王 旭

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

0 引 言

EPC項目是一個復雜的系統工程，專業眾多，項目生命周期包括從勘察、設計、施工等階段，時間跨度長。在項目不同階段建立和維護BIM模型，使用BIM平臺匯總各項目參與方的工程信息，消除項目中的信息孤島，并將得到的信息結合三維模型進行整理和儲存，以備項目全過程中項目各參與方隨時共享，從根本上解決項目規劃、設計、施工等階段應用系統之間的信息斷層[1]。

本文旨在通過研究BIM技術在EPC項目建設中應用的關鍵技術與難點，重點闡述BIM技術在設計與施工兩階段過程中的應用，為BIM技術的應用和推廣積累經驗與知識，為信息化建設工程的設計、施工與建設管理人員提供參考和借鑒。

1 總體技術路線

總體技術路線為：制定標準框架體系——開發配套實施工具——創建基礎信息模型——信息模型傳遞與利用。首先制定和優化標準框架體系，作為理論基礎。 研發與標準框架配套的實施工具，制作幾何模型構件庫與信息屬性模板庫。基于標準框架及配套的實用工具，創建工程信息模型，以多個專業的信息模型組成的互通立交數字化工程為數據層基礎，開展三維設計、多專業協同與可視化校審、設計產品數字化交付、施工場地布置、可視化技術交底等多項BIM技術應用。開發基于BIM的Web端建設管理平臺，利用工程信息模型及平臺內嵌的業務流程與邏輯，實現施工進度、施工質量、中期計量、安全、工程檔案等的信息化管理(圖1)。

圖1 BIM技術應用技術路線

2 BIM技術應用關鍵技術

BIM技術在EPC項目建設中的應用主要包含的關鍵技術：信息模型創建基礎標準編制及配套實施工具的開發；信息模型文件向輕量化的web端格式轉換與Web端圖形引擎開發。

2.1 基礎標準編制及配套工具的研發

結合EPC項目項目實際特點，依照ISO標準體系框架，參考國外先進標準以及國內鐵路行業標準制定項目BIM標準[2,3](圖2)，進行補充和優化，編制適用于EPC項目的設計信息模型分類編碼標準、實體分解標準、交付標準、信息模型創建手冊、出圖手冊等一系列BIM技術標準和BIM應用實施規則。

圖2 BIM技術標準框架體系

為了使標準能夠落地實施，開發與標準體系配套的信息模型創建、編輯及轉換工具(圖3)，以提高工作效率。

圖3 研發配套落地實施工具

2.2 信息模型格式轉換與Web端圖形引擎開發

開發基于Cesium開源框架的Web端圖形平臺，支持設計產品的數字化、可視化、輕量化交付。開發配套工具，實現信息模型從PC端設計文件格式(dgn)到Web端gltf和3DTiles交付用開源格式的高效轉換[4]。

數據格式轉換工具主要用于將信息模型從設計階段的PC端向交付階段的Web端轉化，關鍵技術包含：建立針對帶狀工程的規則格網+四叉樹的空間索引[5]，形成模型存儲調用的有效機制；針對復雜構件進行不同精度要求(LOD)的格式轉換，提升信息模型圖形顯示效率；轉化過程中圖形與屬性分別存儲，以減小圖形文件大小，提高Web端文件下載效率。

3 BIM技術在EPC項目建設中的應用

蘭州新區經三十三路與G341線立交工程是一項市政與公路相結合的設計施工總承包項目，為了提升建設管理工作的信息化水平、打造BIM技術應用示范工程，開展了設計與施工兩階段BIM技術應用。應用主要包含三個方面：三維輔助設計與可視化技術交底；全專業信息模型創建與數字化交付；信息化建設管理平臺搭建。

3.1 三維輔助設計與可視化技術交底

利用傾斜攝影測量技術，建立實景三維模型，高度還原項目所處環境，為開展后續工作提供地理基礎。將實景模型與工程三維模型進行疊加(圖4)，在工程方案優化、改路改溝設計、橋涵位置選取等設計作業中，充分發揮GIS真實、豐富的空間信息優勢，提高方案研究的全面性和針對性。

針對復雜橋梁結構，創建精細化三維模型，利用三維設計手段，提升設計效率和精確度。利用精細化三維模型直接進行設計圖紙輸出，豐富設計產品內容，確保設計產品質量(圖5)。

圖4 實景模型與工程模型的融合

圖5 預制蓋梁與現澆墩身連接部位

基于信息模型，采用多種可視化形式進行設計方與施工方以及施工單位內部的技術交底，提高溝通效率，暢通設計信息傳遞路徑(圖6)。

圖6 多種可視化方式進行設計技術交底

3.2 全專業信息模型創建與數字化交付

基于統一的BIM標準和工具，將創建的各個專業信息模型進行統一坐標系下的組裝，形成本項目完整的數字化工程文件，作為數字化交付和信息化建設管理工作的基礎。

整個項目信息模型共涉及10個專業，3 000余構件，3.6萬余條設計工程屬性信息，以及12萬余條關系型數據(圖7)。

圖7 全專業信息模型(PC端三維設計軟件)

開發Web端交付平臺，進行設計產品數字化交付，形成工程項目的數字檔案館，方便各參與方對設計信息、圖紙的在線可視化查閱與瀏覽，提高設計信息傳遞效率，提供額外的設計服務，提升業主的用戶體驗感受，為建設階段信息化管理工作打下堅實基礎(圖8)。

圖8 設計產品數字化交付平臺(Web端)

3.3 信息化建設管理平臺搭建

基于最新的BIM+GIS技術框架，開發面向建設管理的應用平臺，包含協同辦公、數字化交付、進度管理、質量管理、安全管理、計量管理及檔案管理7大功能模塊。往前承接設計階段模型與數據，往后打通進度、質檢、計量作業的信息傳遞鏈條，解決傳統建設管理中的各項作業之間的信息孤島問題，實現進度可視、質檢可控、計量準確，全面提升建設管理的信息化程度，并為今后的養護與運維提供準確和可追溯的數據基礎[6-8](圖9～圖12)。

圖9 基礎功能：業務數據上報、審批與存儲

圖12 基于構件的業務數據可視化查詢功能

4 結 論

以EPC項目的BIM實施為例，闡述了BIM技術在EPC項目建設中的應用，通過三維輔助設計與可視化技術交底、全專業信息模型創建與數字化交付以及信息化建設管理平臺搭建等方式提高勘察設計質量，提升建設管理工作的信息化水平。

對將BIM技術引入EPC項目建設給出參考與借鑒,對設計、施工和建設管理人員如何利用BIM技術開展勘察設計與建設管理業務工作給予啟發。