公路工程建設及管理中的BIM技術應用研究

李艷

摘 ? 要：在公路工程建設及管理中應用BIM技術可優(yōu)化施工設計方案、建模并對公路工程的施工環(huán)節(jié)進行模擬。文章從公路工程建設及管理的全生命周期出發(fā)，分勘察設計階段、施工階段以及運維階段對BIM技術的應用進行研究，為該技術在公路工程中的實際應用提供參考。

關鍵詞：公路工程;建筑信息管理技術;勘察設計;施工;運維

在進行公路工程建設時，為了保證工程開展的安全性與高質量，順利推動工程效益的增加，十分有必要采取相關措施，加強對施工過程的管理。作為現(xiàn)代信息技術發(fā)展的產物，建筑信息管理（Building Information Management，BIM）技術能夠在很大程度上影響公路工程建設與管理的效果，其應用在不斷發(fā)展中愈發(fā)廣泛。基于此，文章對BIM技術在公路工程建設與管理中的應用進行研究，以期更好地實施工程建設與管理，節(jié)約成本，實現(xiàn)工程效益的提升。

1 ? ?公路工程建設與管理應用BIM技術的優(yōu)勢

1.1 ?利于施工方案的合理設計

BIM技術在公路工程中的應用有利于進行合理的公路施工投標方案設計，確保施工環(huán)節(jié)交底工作的質量，為實際的公路工程建設及其管理提供一個直觀、明了的控制方案，大幅度提高工程施工效益。此外，BIM技術還具有可視化模擬功能，有助于施工人員開展分部與分段研究工作，將部分重要施工環(huán)節(jié)作為重點對象加以詳細分析，加強細化設計研究，優(yōu)化關鍵施工環(huán)節(jié)的質量，使所設計的施工方案與實際應用所需相符。

1.2 ?可建模并對公路工程的施工環(huán)節(jié)進行模擬

在實際的應用中，BIM技術能夠根據(jù)施工中的三維資料以及實體施工建設資料等建立模型，結合施工現(xiàn)場的相關信息，對公路工程的建設、施工與管理過程進行模擬，幫助施工設計人員明確不足，采取措施實現(xiàn)對設計施工方案進行優(yōu)化。除此之外，在建設與管理公路工程施工時，BIM技術還能對三維模擬同建模信息進行結合，對重復性作業(yè)予以規(guī)避，減少不必要的機械使用次數(shù)，節(jié)省人力成本支出以及大量的安裝時間。

1.3 ?降低工程建設與協(xié)調管理的難度

在開展公路工程建設與管理工作時，BIM技術可以建立起各工區(qū)建設及管理工作的實時鏈接，為施工環(huán)節(jié)各方人員的溝通提供便利。應用BIM技術，工程建設及管理的進度排布會得到相應的優(yōu)化，對不同施工工序之間交叉作業(yè)的出現(xiàn)以及施工作業(yè)的延誤等狀況予以避免，提高建設及管理工作質量，降低協(xié)調工作的開展難度。BIM技術能夠幫助施工人員強化對施工工藝的認知，有利于對公路施工現(xiàn)場各類安全設施的安排作出合理的規(guī)劃，通過對施工現(xiàn)場布置的模擬增強其安全性。

2 ? ?BIM技術在公路工程建設與管理中的應用

現(xiàn)有公路工程建設與管理的BIM應用技術還不夠完善，要想直接設計出對工程全壽命周期全部用途予以涵蓋的BIM模型，還需經歷一定的時間。根據(jù)工程不同階段模型應用的側重點，需要對工程BIM模型進行分級，綜合考慮模型的精度和信息深度等多方面因素，采用不同的建模軟件和方法建立相應的環(huán)境與工程模型，這是BIM技術應用的重要特點之一。

2.1 ?前期準備設計階段應用

前期的公路工程準備階段主要包括工程可行性研究與設計兩大環(huán)節(jié)，設計環(huán)節(jié)又包括初步設計與施工圖設計。不同環(huán)節(jié)的工作有差異化的目的，對此，BIM技術的應用側重點亦應有所區(qū)別。工程可行性研究環(huán)節(jié)是以路線布局為工作中心，利用BIM可視化，及時發(fā)現(xiàn)和調整路線布局中存在的線路錯亂和環(huán)節(jié)遺漏。另外，還要加強施工圖設計工作，做到整體路線方案完善和優(yōu)化，以BIM技術中所具有的協(xié)同性及優(yōu)化性特點為支持，大幅度降低設計中的工作量。

2.2 ?工程可行性環(huán)節(jié)應用

工程可行性分析需要論證公路工程項目是否可行，只有明確該項目確實具有可行性，才有可能進一步開展后續(xù)工作。作為線性工程，公路工程在施工過程中所涉及的施工范圍很廣泛，通過對地理環(huán)境條件的收集與分析，能夠在一定程度上得出項目可行與否的判斷結果，因而地理環(huán)境條件通常是一項必須考慮的因素。在公路工程建設與管理中，對BIM技術的應用要首先從建模開始，通過一系列的數(shù)據(jù)采集建立DEM/TIN模型，可以直觀地展示施工或管理環(huán)境下所有地質地形等特征，為設計與施工人員提供便利與幫助，使其更好地規(guī)劃路線布局與施工方案。在三維地面模型建立完成之后，進一步進行路線規(guī)劃和選線方案模型的建立。利用BIM的仿真模擬技術進行可行性模擬計算，把復雜的工作進行結果的數(shù)據(jù)化和具體化，提高了工作效率，節(jié)省了人工時間。

2.3 ?設計環(huán)節(jié)應用

在公路工程的建設與管理工作設計時，應首先細化工程可行性分析環(huán)節(jié)所建立的三維地面模型，以小比例的DEM/TIN模型為基礎，將外業(yè)勘測過程中所采集的數(shù)據(jù)輸入進去，通過高精度的計算建立大比例DEM/TIN模型，便于以后進行平縱橫線路的修改與升級就不用再次進行野外勘測，任何線路的變化都可以在DEM/TIN模型上隨時得到相應的數(shù)據(jù)體現(xiàn)，能夠保證勘察設計工作的科學性與人性化程度。其次，在該模型的應用下，得到的土石方量更接近于實際的填挖量。不同測量模型下的數(shù)據(jù)精度與效率對比情況如表1所示。

在應用BIM技術時，會將公路工程建設與管理中的道路模型進行3個細度等級的劃分，以此為基礎進行模型的建立：首先，建立線路整體模型，即工程可行性分析環(huán)節(jié)的整體線路二維模型;其次，建立簡易的工程3D模型，整個模型按標段分開設計;最后，對簡易3D模型進行優(yōu)化和升級，精密細化后得到橋梁、道路等施工模型[1]。細度等級的劃分能夠降低設計所需工作量，優(yōu)化設計質量，同時，對工程的施工組織計劃進行整體到細部的分層次布置，奠定前期基礎于后續(xù)施工管理工作的開展。

2.4 ?施工階段應用

施工階段以工程項目的管理為重點，包括管理與優(yōu)化項目施工進度以及管控項目建設所需物料等。BIM技術在工程項目施工階段的方方面面均具有可應用性。例如靜態(tài)模擬施工方案，BIM技術的可視化特點能夠根據(jù)建筑周邊環(huán)境的布局確定設備的最佳安裝位置，減少不必要的輔助工具和設備，節(jié)省成本、完善對場地的規(guī)劃程度[2]。此外，設計環(huán)節(jié)所完成的3D模型也能按照相應的施工時間節(jié)點或者位置信息劃分成單獨的模型段，更加方便、清楚地在計算機中動態(tài)模擬整個施工過程，便于管理和施工人員進行進度查看、資源調度和方案調整。同時，還能在施工前及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題和缺陷，并進行對應的方案調整與優(yōu)化，減少了錯誤開發(fā)概率和不必要的資源浪費，加速了整體工程的開發(fā)進度，全面提高了項目的管理水平與效率。

2.5 ?BIM的運維應用

在公路工程運維管理階段，工作重點是對工程項目的日常養(yǎng)護及管理。建立一個以BIM技術為基礎的運維平臺，通過數(shù)據(jù)的直觀展示對設備及工程質量進行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)、解決問題并為維護方案提供全面的數(shù)據(jù)參考，節(jié)省了人工時間和成本，提高了維護效率，為決策工作的開展提供支持[3]。具體而言，平臺對運維環(huán)節(jié)中的諸多信息系統(tǒng)進行統(tǒng)合，數(shù)字化處理所產生的全部信息，降低信息異構程度，進行分散存儲。BIM模型中數(shù)字化信息系統(tǒng)集成使得整個運維過程具有可視性強、精確性高等優(yōu)點，同時也提高了人機的交互性。

3 ? ?結語

計算機輔助技術的迅猛發(fā)展會對公路工程的設計方向產生不容忽視的影響，特別是BIM技術可稱為工程建設行業(yè)的“革命”，將其在實際的設計環(huán)節(jié)加以應用，能夠達到解決傳統(tǒng)設計弊端、彌補不足的目的，具有良好的效用，值得在公路工程建設與管理中大力推廣與應用。

[參考文獻]

[1]李書鋒.BIM技術在高速公路工程建設中的應用分析[J].交通世界，2018（25）：30-31.

[2]董君，王志赫.高速公路工程建設中對BIM技術的應用實踐[J].公路工程，2017（4）：1-3，20.

[3]李沖.BIM技術在公路工程管理中的應用[J].交通世界，2016（17）：94-95.

Abstract：Applying BIM technology in highway engineering construction and management can optimize the construction design scheme， and can model and simulate the construction links of highway engineering. This paper starts from the whole life cycle of highway engineering construction and management， studies the application of BIM technology in survey and design stage， construction stage and operation and maintenance stage， and provides reference for the practical application of this technology in highway engineering.

Key words：highway engineering; building information management technology; survey and design; construction; operation and maintenance