首都新机场北线高速廊坊段建养一体BIM技术应用

龚涛

（汇通建设集团股份有限公司，河北高碑店 074000）

1 工程概述

首都新机场（即北京大兴国际机场）北线高速公路廊坊段项目是首都新机场“五纵两横”地面综合交通体系的重要组成部分，是连接廊坊市区、临空经济区和首都新机场的便捷高速通道。主线长9.971km，为双向八车道高速公路，连接线长6.201km。项目设枢纽互通立交2处，服务型互通立交1处，分离立交213.06m/2座；主线端口收费站1座，匝道收费站1座；停车区1处，养护工区1处，路段监控通信站1处。控制性工程龙河特大桥规模宏大，桥长5.283km，由预制箱梁、现浇箱梁、钢混组合等多种结构形式组成，上跨龙河、廊涿高速、G105国道等，结构形式和功能形式都极其复杂。本项目具备以下突出特点：

（1）贯通廊坊及首都新机场，战略地位高；项目目标建设智慧高速、车路协同，建设运营投入BIM数字化技术是必然需要。

（2）建设工期异常紧张。为配合大型机场交通，业主要求1年内必须通车，而同类工程常规施工期为2～3年。受地位特殊、形势复杂和工期极其紧张等因素影响，做到保质、保量与首都新机场通航同时通车，基本上是不可能完成的任务。

（3）项目为PPP（Public-Private-Partnership）建设管理模式，该模式要求建设和运维养护管理必须达到一体化。建设工程的质量要为运营养护期服务，工程投资建设要考虑建设期为运营期能够提供尽量多的成果及数据，以支持运营养护期正确及有效的养护管理决策，降低运营成本。

（4）项目在建设养护期统一投入BIM技术，创新打造基于BIM的高速公路路桥集群工程建设及养护一体化BIM数字管理平台模式。

2 工程建设及养护需求分析

首都新机场高速北线廊坊段高速公路项目为PPP建造运营模式，项目本身为路桥集群工程，虽然里程不长，但具有建设和养护一体化的需求。建设单位、施工单位、养护单位均为一个单位，建设期间的施工档案和施工质量控制程度对其养护阶段的影响巨大。

而桥梁的养护工作需要投入大量的人力、物力。涉及养护制度建立、养护规划、养护计划制定、检查、检测、养护维修等工作。因此，如何确立养护策略、如果开展养护工作，在原来没有建设基本信息的支持下，或信息很难获取的情况下，均会对养护工作产生巨大的影响，往往会造成资源浪费、人员浪费等。

3 建养一体化需要

BIM技术为建设养护一体化提供了一个相对有效的数据载体和数据传输可能，建养一体需要见图1。

国内外对BIM技术的应用开展了相关标准研究和建立了一系列的标准，国外发展较早，国内起步较晚，在建筑、铁道、交通等领域均建立了一些标准，有的也形成了标准体系。但在建设与养护一体化方面，公路行业一直没有相应的编码标准以指导数据的存储和传递[1-2]。

在建设阶段已经建立了BIM模型，BIM模型依据建养一体化需要进行划分和建立，同时满足建设和养护的工作信息管理需要。数据在建设期面向wbs（分部分项）划分挂接在模型构件上，数据在养护阶段即可直接通过构件索引查看[3]。

建设阶段，工程施工中的工作是按照wbs（分部分项）划分，wbs与BIM模型以EBS（构件编码）关联，数据即可以通过模型构件索引；在养护阶段，养护数据可以直接与构件编码关联，建设期数据从建设期的构件编码直接挂接到养护阶段模型中。

在养护期需要对工程部件、构件开展检查检测或养护评价维修工作时，随时可以调阅建设期数据，分析可能的质量或其他方面的隐患问题，做到养护工作有依据、养护工作不盲目。

4 建养一体化模型构建编码体系

为实现建设及养护一体化的工作，基于BIM技术，首先要实现数据与BIM模型有效挂接。建养一体的数据有效挂接包含数据可以在建设期或养护期分别在BIM模型平台下准确索引到数据；在建设阶段产生的有助于养护阶段的数据可以有效传递到养护阶段，可以随时在工作中通过BIM模型查看。

为实现上述目标，需要面向建设养护一体的编码体系，根据养护和建设工作目标，建立了适应本项目的模型编码体系，编码标准封面见图2。

为适应系统需要和工作需要，本项目编码分为6个区，编码标准编码分区见表1，包含桥梁编号、结构类型、结构组成、部件编码、构建编码、子构件编码等分区，连续串起各个分区即实现通过编码对某个构件的唯一描述。同时，根据不同的结构类型，制定了不同的编码格式，实现了通过编码挂接数据的重要基础，编码示例见表2。

表1 编码标准编码分区

表2 编码示例

5 首都新机场高速建设养护一体化系统

基于web+GIS+BIM的底层技术，研发了建设及养护一体化系统，系统建设期BIM+GIS的数据关联见图3。建设期通过编码将质量、安全、进度等各方面的数据与BIM模型相关联，数据可以随时通过点击BIM构件实现查看。该功能与大量的项目应用的功能类似，例如虎门二桥项目、深中通道项目、温州瓯江北口大桥项目、南京长江五桥项目等[4-6]。

图3 系统建设期BIM+GIS的数据关联

在建设及养护一体化的模式和编码作用下，数据实现了有效的建设期到养护期的数字移交，移交工作主要是在建设期的大量数据下，找到符合养护期需要的，将相关数据通过编码关联到养护阶段，通过平台随时随地用构件索引数据。在搭建的养护期系统中，可以实现工程养护管理的基于三维BIM模型的检查维修管理，在运营期工程各类事件的管理实现追溯和多维定位。由此积累了养护工作中的各项数据，利用系统即可以实现基础设施的全要素、全过程和全方位的数字化[7]。

在养护阶段，运行的基于一个平台、一个模型、一套数据库的模式，养护阶段的模型同建设阶段的模型做了部分深化工作。养护阶段的数据库与建设阶段为一套数据库，但其中包含了建设期数据可以索引过来的功能。如系统建设期BIM+GIS的数据关联（见图4），建设期的数据可以在养护系统中随时随地点击构件进行查阅。相关数据可以包含建设档案、质量管理信息、隐蔽工程管理信息等。

图4 系统建设期BIM+GIS的数据关联

6 结语

本文介绍了在首都新机场高速北线廊坊段项目开展的基于BIM建设养护一体化技术研究，并介绍了技术相关成果，包含编码体系及系统情况。BIM技术在建设及养护一体化工作的应用中，具有数据传递和有效利用的优势；通过有效的编码可以将数据与BIM模型有效挂接，并从建设期有效传递到养护阶段。该项技术可以帮助有建设及养护一体需求的项目提高管理工作效率和规划策略的准确性。