BIM技術在公路工程建養一體化中的應用

文/姜凱鐘

1 前言

我國公路工程建設呈現出高質量發展的趨勢，而在公路工程建養一體化中應用BIM 技術，可以做到對公路工程的規劃、設計、施工以及運營維護的全壽命周期技術管理與創新應用，通過建立BIM 公路一體化管理模型，提出公路工程建設中可能出現的關鍵風險點與技術對策，從而最大限度地確保公路工程建設的安全要求，有利于更好地實現公路運營效益的最大化。

2 BIM 技術的特點

2.1 模型的可視化

在公路工程建設中使用BIM 技術，能夠更好地實現以三維信息模型作為載體，針對公路工程項目設計、施工以及運維的方式，最終使公路工程的整個建設過程變得更加直觀可視，有利于方便施工中的溝通與交流[1]。

2.2 模型的關聯性

針對那些可識別的相關關聯信息，當信息模塊中的某個對象發生變化后，會及時對之前關聯的信息進行更新。因此在BIM 技術中，這些信息模型都具有一定的關聯性。

2.3 模型的優化性

在公路工程使用BIM 技術進行建模，需要不斷地對模型進行優化，只有不斷地優化，才能使整個公路工程建設變得更好；而BIM 技術利用數字模型的優化方案，相比于其他方式具有更多的優勢。

2.4 模型的完備性

除對工程對象進行三維信息的表達外，通常BIM技術還有四維、五維等更多維度和屬性的信息描述，可以為相關管理者做出適宜的管理決策做良好的支撐。

3 公路工程施工階段的BIM 技術應用

3.1 做好GIS 模塊的應用

通常將航空影像與數據衛星信息進行融合后，利用GIS 模塊可以實現快速傳遞到BIM 公路建養一體化的平臺上。這種方式能夠更好地規劃公路工程的相關施工以及對周邊地形的有效匹配，并確保對平臺項目相關的空間地理地貌等信息的搜索和查詢[2]。經過搜索與查詢功能后，最終可以簡單快速地實現對公路工程空間測量和功能性的分析。

3.2 電力及管線改造

加強對電力和管線等項目的有效改進，其主要目的是對建筑項目的快速實施，而這些改造項目一般牽涉到與多個單位的溝通與協調。在公路工程建養一體化的應用中，對電力和管線進行遷移與改造時，由于這些線路深埋地下，不但會給施工帶來極大的阻礙，同時也會給整個施工帶來嚴重的安全隱患，最終影響到整個公路施工進程。但使用BIM 技術建立出相關的信息模型后，可以將公路施工中需要的單位、電力、管線等模型信息囊括下來，方便與各個單位和部門之間的有效溝通協調，最終也能在很大程度上方便施工管理部門進行有效施工管理。

3.3 可視化技術交底

在BIM 技術中，可視化技術交底工作占有非常重要的作用，在所有施工的相關步驟根據圖紙進行時，由相關專業技術人員進行理解和解讀，才能有效指導工人進行施工。而應用BIM 技術進行可視化操作時，將圖紙以三維立體的視角呈現給施工人員后，有利于快速避免公路工程中因為對圖紙理解不到位而出現的施工風險。并且，可視化技術交底還能提升項目建設過程中的溝通與交流效率，促使整個公路工程的施工效率得到有效提高。

3.4 圖紙的管控

通過構建一體化平臺可視化技術，有利于實現公路工程中對施工圖紙二維化以及三維化的有效轉換，也能夠實現對這些施工圖紙的快速儲存。良好的一體化平臺使得施工圖紙快速轉換后，還能更好地幫助施工人員理解圖紙，也能為后期的工程項目提供足夠的信息查閱內容。

3.5 虛擬構建施工

在公路工程項目的建設中，對于重點公路工程的建設，需要重點注重公路施工技術，這是因為重點公路項目往往涉及人們的生命安全。基于此，利用BIM 技術構建出虛擬模型的方式，同時在虛擬模型的建造和使用時，可以快速做到對施工方案的有效審核，甚至還能對施工設計方案做到工程有效驗收，良好的虛擬模型對于項目施工的可行性、合理性都有著直觀的展示。所以在公路工程建養一體化施工中，提前做好虛擬構建，能夠及時發現存在的各種問題和缺點，在施工中盡量避免，最終能夠提高公路施工的效率。

4 運營維護階段中對BIM 技術的應用

4.1 與工務安全檢測系統有機結合

針對工務安全檢測，可以有效提供足夠安全的監測和管理信息的統一化需求，并為工務設備的檢測提供足夠的技術和數據支撐。同時這種監測系統對公路日常狀態的監測時，還能對指定區域路段的基本狀況進行監測，實現對環境災害、工務機械車作業等的監控。為了更好地確保公路運營階段對多源數據的有效整合，在利用BIM 技術進行運維管理時，需要從開發工務安全檢測的設計接口進行，才能更好地實現對數據的自動收集和處理分析，避免出現多個電子信息系統相互獨立的情況發生，方便更好地進行管理，使工作效率得到大幅度提升。

4.2 管養知識庫

公路結構全部位于外界環境中，在不同地區會受到不同環境的影響，因此公路工程在結構的服役期間，會經常發生各種各樣的病害問題。針對公路運維管理時，需要對這些病害進行歸類、分析，同時在維修養護時，還需要構建出對應的知識庫，使公路工程建設可以積累大量的知識與經驗，也為以后的公路病害問題分析提供了足夠的信息資料。而在公路工程建養一體化的應用中，必須要根據公路結構中呈現出來的病害特征以及劣化速率等情況規范對應的標準化作業流程，最終有利于提高公路的管養水平，確保公路在發生病害時，能夠快速對其病害進行養護維修，使公路的質量得到最基本的保證。

4.3 設備和資料的一體化管理

在公路工程中建立對應的設備臺賬，并和空間實體對象做好一定的關聯后，能夠為施工提供最佳設備的選擇服務。一般情況下，采用較為模糊的搜索方式，然后列出搜索結果的列表，并確定對應的雙擊列表選項，可以更好地指定到對應的設備中，同時通過不同的快速導航方式，能夠實現對設備的快速定位分析，并做好相應的設備臺賬編輯以及維護工作。在公路工程建養一體化應用中，使用BIM 技術必須按照施工圖紙、驗收資料、辦公文檔等進行分類，隨后針對系統集成窗口中實現的工程結構信息進行有效追溯，才能更好地方便維護人員對其有效使用。

4.4 數字化管養系統

在物聯網廣泛普及并應用的當今社會，使用一體化數字管養系統可以針對BIM 技術模型展開的公路工程結構運行的監控參考指標，實現對多源多維數據的可視化以及相關性的分析研究，如圖1 所示。然而只有梳理出公路工程結構的性能以及評價的基本指標體系，才能有效制定出相應的建養對策，并通過BIM 技術進行運維管理，最終能夠有效地指導公路結構和使用狀態的維護工作，這也是一種全新且高效的管理和養護模式。

圖1 BIM 模型在數字化管養系統中的模型

4.5 輔助培訓新員工

在基于BIM 技術進行多維管理虛擬的過程中，不僅能將公路結構等信息完整準確地展示出來，同時還需要將對應的緩解問題庫以及相關的解決應急方案展示出來。只有這樣，才能使新員工可以快速學習，這種方式相比于二維圖紙資料的學習而言，效果會好很多，也不會因為員工的變化而造成工作效率和工作水平的波動，這是一種非常高效率的培訓方式。

5 BIM 技術對大數據的分析和挖掘

通常情況下，在公路工程建養一體化中應用BIM技術時，需要通過對施工和運維數據進行研究與分析，從而能夠有效展開大數據的管理和對應的研究工作。而如果采用傳統的工具進行數據的有效組合時，需要經過篩選、關聯、計算、排重等相關分析，并利用分類、預測等主流技術，實現對數據信息的探索以及可視化工具的數據價值應用。在對公路工程基礎的研究研發中提供了必要的數據技術支撐，這也是BIM 技術核心理念的主要價值，也是利用BIM 技術為手段的最終服務目標。

6 結語

以BIM 技術為核心的公路建養一體化應用，通過融合數據采集以及數據應用等創新模式，從而能夠形成高度自動化、規范化和流程化的公路工程信息管理機制。以BIM 技術作為核心的信息標準化，不但能夠提高工程施工的管理水平，同時也能為工程養護提供重要的借鑒措施，最終引領我國公路工程向著良好的方向發展。