BIM技術(shù)在公路機(jī)電工程中的應(yīng)用

劉建超

西安公路研究院，陜西西安 710065

1 BIM技術(shù)及其在公路機(jī)電工程中的應(yīng)用

1.1 公路機(jī)電工程的特點(diǎn)

首先，公路機(jī)電工程所涉及的面十分廣泛，而且整個(gè)工作貫穿在設(shè)計(jì)交底、設(shè)備材料采購、安裝和調(diào)試階段。其次，在公路機(jī)電工程中，往往會應(yīng)用到新材料、新技術(shù)和新設(shè)備等。最后，公路機(jī)電工程的材料設(shè)備眾多，且施工工藝復(fù)雜，施工周期較短，所以在機(jī)電工程施工過程中還需要投入大量的人力和物力，對于施工技術(shù)人員的要求也較高。

1.2 在公路交通機(jī)電工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢

在公路機(jī)電工程中，機(jī)電設(shè)備安裝是其中重要的一項(xiàng)內(nèi)容，而機(jī)電安裝工程又包含了大量的信息，包括生產(chǎn)廠家、費(fèi)用、產(chǎn)品型號、線纜連接路由等。通過利用BIM技術(shù)對這些信息進(jìn)行綜合統(tǒng)一的管理，并通過公路機(jī)電系統(tǒng)信息模型表達(dá)出來，這樣在需要這些信息時(shí)就可以方便查找，減少施工管理中的錯(cuò)誤。其次，在整個(gè)公路機(jī)電工程實(shí)施過程中，涉及到的單位、專業(yè)較多，時(shí)間跨度較長，所在全生命周期中應(yīng)用BIM技術(shù)不但可以方便查找各種數(shù)據(jù)和模擬安裝調(diào)試，而且還能更加客觀具體地了解公路機(jī)電工程實(shí)施過程中存在的問題，并采取針對性措施在設(shè)計(jì)優(yōu)化階段加以解決，而不是將問題遺留在作為公路工程收尾的機(jī)電工程安裝調(diào)試階段，減少了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和變更。此外，BIM技術(shù)甚至可以通過前一工程信息管理平臺的建立，將其提供給運(yùn)營單位，當(dāng)出現(xiàn)新機(jī)電產(chǎn)品或機(jī)電技術(shù)時(shí)，能快速增加新的功能，并提高工程的維護(hù)性、改造性和可擴(kuò)展性。

2 在公路機(jī)電工程中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)階段優(yōu)化設(shè)計(jì)

在機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，基于公路主體工程及其它附屬工程的模型，能進(jìn)一步具體優(yōu)化確定公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的安裝位置、線纜連接路由等方案，生成準(zhǔn)確的相關(guān)工程量，并檢查相關(guān)專業(yè)界面如機(jī)電機(jī)房、收費(fèi)廣場、隧道、橋梁的預(yù)留管線、孔洞等是否預(yù)留到位，位置空間是否干涉，以及是否有系統(tǒng)設(shè)計(jì)漏項(xiàng)等，并進(jìn)行進(jìn)一步的各專業(yè)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2 基于現(xiàn)場實(shí)際情況優(yōu)化施工方案

公路機(jī)電工程現(xiàn)場施工環(huán)境比較復(fù)雜，是公路工程完成的最后階段，各個(gè)專業(yè)界面交錯(cuò)施工，各種施工機(jī)械、作業(yè)面布置、臨時(shí)供電、高空作業(yè)、安全、環(huán)保設(shè)施等都要綜合考慮。在施工前，根據(jù)現(xiàn)場勘查和調(diào)查，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，在辦公室電腦中使用BIM技術(shù)，選定好討論或交底部分的視角，然后將以上各種因素都考慮進(jìn)施工方案，模擬施工現(xiàn)場，進(jìn)一步優(yōu)化施工方案，做到施工方案的安全環(huán)保性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性完美結(jié)合。再則，應(yīng)用BIM技術(shù)將系統(tǒng)模型劃分成不同圖層進(jìn)行打印，在辦公室完成對施工現(xiàn)場的指導(dǎo)。但是，當(dāng)討論或交底內(nèi)容出現(xiàn)變化以后就必須重新打印圖片，這樣浪費(fèi)了相關(guān)人力、物力，限制了BIM技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮，所以當(dāng)前可以采用移動設(shè)備來解決該問題，比如在平板電腦中導(dǎo)入BIM模型，通過動態(tài)實(shí)時(shí)的現(xiàn)場對比，直接在現(xiàn)場開展方案討論，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)信息和任意視角的可視化聯(lián)動，提高交底工作的效率和方案的針對性。

2.3 組建云平臺工作組，實(shí)現(xiàn)模型更新的同步控制

項(xiàng)目的參建單位包括建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工單位，為保證項(xiàng)目的一致性，保證各參建單位都能接收到模型更新提示，就需要引入分布式云平臺技術(shù)。該技術(shù)組建云平臺工作組，在業(yè)主單位確認(rèn)圖紙后，所有參建技術(shù)管理人員可以及時(shí)更新BIM模型，并由云平臺管理人員更新人員和數(shù)據(jù)，同步更新工程實(shí)施進(jìn)度模型，保證用戶收到一致的模型更新信息，避免出現(xiàn)更新不及時(shí)、圖紙變更而引起錯(cuò)誤，并且工程進(jìn)度情況一目了然，便于實(shí)時(shí)分析和控制進(jìn)度。

2.4 通過BIM技術(shù)進(jìn)行物資設(shè)備管理

利用三維模型可以快速計(jì)算工程量，保證材料的精細(xì)化管理，準(zhǔn)確及時(shí)地提供數(shù)據(jù)支撐，從而制定有效的設(shè)備采購計(jì)劃。此外，在機(jī)電安裝工程中，應(yīng)用BIM三維模型可以進(jìn)行成本管理。當(dāng)工程出現(xiàn)更新以后，技術(shù)人員對其中的構(gòu)件參數(shù)進(jìn)行改動和調(diào)整，工程量也會隨之發(fā)生變化，從而以更新后的三維模型為依據(jù)實(shí)現(xiàn)對工程項(xiàng)目成本的動態(tài)化管理。

2.5 通過BIM技術(shù)進(jìn)行成本控制

在項(xiàng)目招投標(biāo)階段，利用BIM技術(shù)進(jìn)行公路機(jī)電工程的成本預(yù)算，對機(jī)電工程整個(gè)項(xiàng)目的成本實(shí)現(xiàn)全過程管理。在公路機(jī)電工程中，BIM技術(shù)的項(xiàng)目全過程管理包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的管理，比如，碰撞檢測、機(jī)電管道線路設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)支撐。在采購計(jì)劃中，需要進(jìn)行施工的虛擬建造，做好限額領(lǐng)料的技術(shù)管理，同時(shí)做好技術(shù)交底和施工交底工作。此外，技術(shù)人員通過項(xiàng)目模型和相關(guān)數(shù)據(jù)安排生產(chǎn)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)分包結(jié)算工作的合理化設(shè)計(jì)。總之，在公路機(jī)電工程的每一個(gè)階段，技術(shù)人員都應(yīng)對其中的施工計(jì)劃數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)形成報(bào)表，通過項(xiàng)目技術(shù)審核以后將信息數(shù)據(jù)反饋到BIM建模管理系統(tǒng)中。在公路機(jī)電項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用中，利用項(xiàng)目模型和數(shù)據(jù)更新過程做好竣工交付階段的BIM設(shè)計(jì)，做好數(shù)據(jù)采集和工程檔案管理的同時(shí)，能快速調(diào)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料，并建立項(xiàng)目設(shè)計(jì)快速響應(yīng)機(jī)制。

2.6 通過BIM技術(shù)進(jìn)行施工管理

公路機(jī)電安裝施工中，從公路機(jī)電安裝工程系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)開始，完成所有設(shè)備的安裝位置、線纜連接路由建模工作，技術(shù)人員根據(jù)圖紙的深度對管線系統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在外場設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要綜合建模深度的考量；在機(jī)電強(qiáng)電專業(yè)設(shè)計(jì)中，需要提高BIM模型的建造深度，并根據(jù)圖紙開展相應(yīng)建模活動。

2.7 通過BIM技術(shù)進(jìn)行機(jī)電機(jī)房及管線綜合布置

2.7.1 安裝綜合管線和土建綜合協(xié)調(diào)

在公路機(jī)電管線綜合布置中，根據(jù)綜合管線圖紙所確定的類型復(fù)核各專業(yè)設(shè)備需要的結(jié)構(gòu)洞口、結(jié)構(gòu)支撐和混凝土基礎(chǔ)等詳細(xì)圖，注意地下室外墻上防水套管的位置、尺寸和標(biāo)高，注意剪力墻的預(yù)留洞位置和大小，以預(yù)留圖的形式交到土建施工中。

2.7.2 相關(guān)圖紙的設(shè)計(jì)

相關(guān)圖紙的設(shè)計(jì)包括制作加工圖、大樣圖、安裝圖和設(shè)備機(jī)房基礎(chǔ)圖、剖面圖等機(jī)電機(jī)房施工詳細(xì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。另外，對于機(jī)電末端設(shè)備和附件，比如燈具、風(fēng)機(jī)、檢測器、攝像機(jī)、可變信息標(biāo)志、現(xiàn)場配電箱等，由于這些末端設(shè)備附件的定位排列直接影響著功能的使用和安裝效果，要做好設(shè)備附件的定位排列圖的設(shè)計(jì)。

2.7.3 加強(qiáng)相關(guān)專業(yè)和界面的協(xié)調(diào)

機(jī)電的管線布置與設(shè)備安裝對公路主體及相關(guān)附屬工程有一定的要求，需要和房建、隧道、橋梁、廣場土建、鋼結(jié)構(gòu)等各專業(yè)界面互相協(xié)調(diào)配合。一方面公路機(jī)電布線對設(shè)備基礎(chǔ)位置及預(yù)埋管等具有要求；另一方面對安裝空間、預(yù)留管線路由、預(yù)留孔洞大小等有要求，要求報(bào)警器、檢測器、配電箱、攝像機(jī)、風(fēng)機(jī)等的位置、以及明裝、鑲嵌、過構(gòu)造物的要求等。總之，結(jié)合安全、高效和相互配合的原則，安裝的美觀協(xié)調(diào)、系統(tǒng)檢修和系統(tǒng)安全預(yù)警等應(yīng)互相協(xié)調(diào)配合。

2.7.4 機(jī)電管線綜合布置的注意事項(xiàng)

公路機(jī)電工程的管線路由等屬于隱蔽工程，在機(jī)電管線綜合布置過程中，要注意的相關(guān)事項(xiàng)如下：首先，管路應(yīng)避免擋住基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)強(qiáng)、弱電路由分開，避免干擾；應(yīng)避免通過強(qiáng)磁強(qiáng)電設(shè)備、配電盤和儀表盤上方。其次，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意機(jī)房、隧道等防火門的安裝尺寸，防火卷簾的安裝空間等對于管線綜合布置的影響。再次，在同一個(gè)空間中，應(yīng)注意各個(gè)系統(tǒng)之間的避讓問題，比如，線槽應(yīng)在水管上層和在水平布置時(shí)留出足夠的操作空間。

2.8 BIM技術(shù)在施工重點(diǎn)管控中的應(yīng)用

公路機(jī)電項(xiàng)目中使用BIM技術(shù)，技術(shù)人員需采集產(chǎn)品的電壓和功率信息，在完成CAD圖紙后需保持信息的一致。在協(xié)同管理中，建立協(xié)同平臺并制定可持續(xù)強(qiáng)的安裝施工計(jì)劃，利用溝通機(jī)制建立BIM技術(shù)的完整體系。在整個(gè)公路機(jī)電工程BIM建模活動中除設(shè)計(jì)階段外，需充分考慮后期施工的應(yīng)用。在機(jī)電安裝施工以前要做好統(tǒng)一工作計(jì)劃，加強(qiáng)實(shí)地考察工作，做好施工計(jì)劃評估工作。在施工前，應(yīng)針對機(jī)電安裝的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題安排會議，商討具體施工細(xì)節(jié)，協(xié)調(diào)各個(gè)部門的工作。在施工中，技術(shù)人員可采用智能建模方式設(shè)定參數(shù)，并由各個(gè)專業(yè)人員繪制管線，加強(qiáng)對管線碰撞的檢測，確定各個(gè)專業(yè)管線系統(tǒng)施工質(zhì)量的綜合分析，利用BIM技術(shù)來提高施工材料的利用率，保證施工作業(yè)區(qū)域的系統(tǒng)平衡等。所有施工的實(shí)際進(jìn)程要利用BIM技術(shù)及時(shí)協(xié)調(diào)和更新項(xiàng)目模型和數(shù)據(jù)，再用更新后的模型和數(shù)據(jù)對項(xiàng)目的施工進(jìn)行管理、分析和控制。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著BIM技術(shù)的不斷改進(jìn)以及在建設(shè)工程中應(yīng)用的不斷普及，目前應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行公路機(jī)電工程的施工也越來越廣泛。在公路機(jī)電工程中應(yīng)用BIM技術(shù)，一方面可以提高公路機(jī)電工程的科學(xué)合理性，另一方面能有效控制成本，獲得更多的投資回報(bào)，加快項(xiàng)目工程的施工進(jìn)度，提高項(xiàng)目施工質(zhì)量和效率，從而使公路機(jī)電工程的建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方、施工方以及后期的運(yùn)營方、維護(hù)管理方等更加輕松、順利的實(shí)施和使用。