王朝霞

中煤第五建设有限公司第三工程处 江苏 徐州 221000

正文：

1 矿建施工项目BIM模型建立

1.1 矿建施工项目特点

矿井建设工程项目是一个系统工程，需开凿大量的地下工程、建设地面建筑物，铺设管线，安装设备与器材，涉及矿建、土建、安装三大类工程。地下工程又包括井筒、硐室、井底车场、大巷与采区巷道等单位工程施工，涉及凿岩、打眼、爆破、掘进、支护、运输、提升、机电安装等多道工序，需多工种、多部门协调与配合，属于一个复杂的系统工程。

矿山建设工程与地面工程在确定空间中建实体不同，它是在一定的实体中寻求空间，施工环境与条件多变的不确定因素太多。受地下资源条件的限制，须以地下资源赋存情况、地质构造情况、地下水文、地理环境等综合条件为建设依据。随着工程的进展地下水位、地压分布、围岩特性都在发生着变化，施工环境的变化导致施工方案随之变化，信息获取也随着其它条件变化而动态变化，“动态-变化”是矿山工程另一特点。

BIM 技术为建筑行业带来的种种优势应用于地下矿山建设工程将促进矿建行业加快项目管理信息化、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本，提升生产效率。

1.2 矿建施工项目BIM模型内容

矿井建设工程BIM模型需完成的工作包括施工场地设施布置、矿井掘砌施工设备布置、井巷工程模型建立、矿井穿过的地质模型、煤田地质分布模型、配套生活设施展等，涉及建筑、钢结构、给排水、供电、机械、通风、地质、水文、机电等专业领域。

1.3 矿建BIM建模工作平台

BIM建模核心工具是建模软件，平台软件可选择的很多，BIM界普遍应用的软件平台是A（Autodesk）、B（Bentley） 、D（Dassault）格局。但目前平台各有所长，没有哪一软件平台能够涵盖所有领域。 Revit 具有成熟且资源充足模型库，开发的特色应用插件也很灵活好用，在建筑、市政领域得到普遍应用。Bentely在工厂设计与基础设施领域有着无可抗争的优势，在解决非标工业性场合、地理信息系统、处理点云的能力上，一马当先独树一帜。但其复杂的操作界面为软件的应用设置了障碍。Dassault 公司的CATIA 是全球最高端的机械设计制造软件，从OEM(贯穿供应链)直到小型独立生产商。在工程建筑行业无论是对复杂形体还是超大规模建筑建模能力，都比传统的建筑类软件有优势。因其是针对机械制造业应用的软件，与建设行业的项目特点与人员特点的对接成为其不足之处。

1.4 矿建项目BIM建模工作难点

1）、没有专业级平台软件

矿建项目BIM建模工作不论选择哪款平台软件，都无法象REVIT软件应用于房建项目一样有成型规范的族与构建库可用。对于矿建项目来说都必须利用软件中的自开发工具，建立模型所需的矿建基本构件族库。针对不同专业适用的软件有所不同，这为模型的整合及数据传递带来难度。

2）、矿建项目涉及领域多专业组成复杂

矿建项目需搭建多专业、多领域的BIM 应用体系。建模工作内容涵盖民用建筑、工业建筑、矿井建设、地质勘察、铁路建设等领域，涉及建筑、采矿、机械设备、水文地质、化工管道、水、暖通、供电等专业。

3）、基础族库建模工作量大

由于工作标准不同、行业涉及构件不同，在建模过程中很多构件需大量定制。以BIM模型的精度LOD300标准测算统计，建立一个立井井筒施工模型，且将施工设备模型设为LOD200标准，其构件总数在2万左右。因构件本身多为异形的特点，很多构件无法实现参数化建模，模型的复用性差。这样一个工作量，又需多专业协同工作，如果不能统筹规划科学安排，就无法合理布置保质高效顺利完成工作。

4）、族构建过程的合理性关系到组合模型的质量

大型嵌套族构建过程布置的不合理性，会增加模型体量，人为扩大冗余数据量，为后期从模型中提取数据、模拟协调等工作带来负担，科学高效的建模组织工作可以事半功倍！

2 WBS在矿井建设项目BIM建模中的应用

WBS：工作分解结构（Work Breakdown Structure） 是项目管理重要的专业工具之一是组织项目实施的工作依据，对整个项目管理工作起着纲领性的作用。它以可交付成果为导向对项目要素进行的分组，归纳和定义了项目的整个工作范围，清晰地展示了项目各工作之间相互联系。WBS每下降一层代表对项目工作的更详细定义。运用WBS法，可以让我们的工作架构更加清晰，分解任务更加到位，任务落实更加高效，执行操作更加优质。

基本程序：①熟悉项目，详解范围说明书（ScopeStatement）或工作说明书（StatementofWok，承包子项目时）。②召集有关人员，确定分解方式，将项目分解成单个定义且任务范围明确的子项目。③分析每个子项目的结构规则与工作特点，完成其所需的活动，以做进一步的分解。④确定分解结构工作包的详细程度是否已经达到可以对该工作包进行估算（成本和历时）、安排进度、做出预算等。⑤分析、判断分解的完整性及适用性，并进适当的调整。⑥用系统规则将项目单元分组，画出WBS的层次结构图。⑦建立结构编码规则，对项目分解结果进行编码。

2.1 矿井建设项目的层次结构

在矿井建设项目施工中WBS层次结构属于计划逻辑，BIM建模属于图形逻辑，二者面对的是同一工程项目，故二者之间具有相容、共通性。

2.2 矿井建设WBS分解

以某矿山立井建设项目为例，该项目采用一次设计、一次建设的方式。工业场地内设计三个立井井筒，单水平盘区开拓，地下暗斜井延伸。地面建有主井井塔、副井井架、地面110kV变电所、锅炉房、采区办公、生活福利及食堂联合建筑等生活及生产设施展，配套建有“工企”Ⅰ级铁路一条。

该项目工作分解结构（WBS）以功能化与结构化相结合的方式进行分解，包含了项目实施过程的全部工作。一级分解主要有地下工程、地面工程、铁路、设备安装四大部分；地下工程是项目的核心，从总体上分为主、副、风井、东翼及西翼，再依结构及功能逐级向下分解，地面工程及设备安装工程都以此为基准开展，见图1：

图1 矿井建设WBS分解 二级

2.3 立井项目施工BIM模型

立井项目是矿山建设的首要工程，也是关键线路工程。该立井BIM建模一级分解主要有施工布置、井筒掘砌施工、地质模型三大部分见图2；施工布置是项目实施必备的工作条件，立井掘砌工程是项目的核心，各工作依WBS结构及功能逐级向下分解，BIM建模工作依此开展见图3：

图2 副立井建设WBS分解模型（一级-三级）

图3 副立井建设WBS分解模型（四级）

2.4 立井项目施工BIM模型成果

通过WBS 分解，整个矿山立井施工项目BIM建模工作模块一目了然。操作者及管理者都确立明确的工作范围和管理目标，无序的工作有序化，复杂庞大的管理简单化，整个建模过程中的任务清晰有序。BIM模型建立则可从最低层最小工作包开始创建基本族元素。矿建模型的精准建立为项目施工方案三维可视化，动画演示，施工模拟、碰撞检测、安全分析等后期技术的实现提供了保障。

图4 矿山立井建设施工布置BIM模型 （施工布置）

表1 矿山立井建设施工布置BIM模型-------封口盘构件

依据WBS分解最低层级构建的族是构成矿井BIM模型的基本单元，审核达标后按统一标准进行命名，统合到企业标准族库，建立BIM建模标准流程，实现BIM正向设计。

3 WBS在矿井建设工程BIM建模中的其它应用及展望

WBS项目管理工具应用于矿建工程BIM建模工作中，不仅提高建模的工作效率，还为BIM其他工作的开展奠定基础。

3.1 项目组织分工的依据

使用WBS规划BIM模型可交付成果的同时，项目组联合使用组织分解结构（OBS）安排布置工作并形成责任分配矩阵。使建模工作的组织与操作严格按照工作流程、工作标准与协作制度高效进行。

3.2 实现智能建造、装配建筑

智能建造的重点在于建造技术，BIM 技术植根于建造技术，又推动建造技术的再发展。 WBS 作为项目的综合工具，每个工作节点就是建造过程的基本方法与工艺，是建造技术的体现，也是智能建造的落脚点，更是BIM 系统的基本组件。

3.3 精确造价

BIM技术直接用工程部件对象来表达工程构件，这为工程构件造价数据与BIM对象进行关联提供了数据关系，以工程实体为单位进行WBS分解使以BIM模型为基础深入开展的精准造价成为可能。精确的成本与进度管理，为自下而上的拉动式管理、浪费最小化而价值最大化的精益管理奠定了基础。

4 结束语

BIM模型是一个具有大量真实信息的三维模型。在设计和施工阶段的初期，汇集大量的信息，有助于后期的运行维护管理。运行维护单元可以直接利用施工阶段的BIM模型，基于此模型，可以增加可视化设备、人员定位设备、瓦斯检测设备、机械设备和操作设备监控调度系统，实现矿山可视化。矿建三维BIM模型的最终目标是实现对业主的数字化交付，实现矿山建设全寿命周期管理！