BIM技術在高速公路施工生產中的運用

王嘉偉

（中電建路橋集團有限公司）

1 引言

當前，高速公路作為我國交通基礎設施建設的重要組成部分，其建設質量越發受到重視。為了大幅提高高速公路的施工水平，需引入BIM技術，建立三維信息模型，實現數據建立、數據分析，并對高速公路進行施工模擬，保證工程各階段的施工科學性和合理性。利用BIM技術解決隧道、高邊坡和橋梁施工質量、安全、進度等項目難點問題，降低施工質量隱患，合理調配資源，節約工程成本，加快工程建設進度，將數字化技術幫助高速公路建設的優勢最大化。

2 BIM技術研究

2.1 BIM技術的概念

BIM技術是指將工程項目的整個生命周期內的所有幾何信息和各專業部分性能信息整合為一個模型，其中囊括了工程施工進度、運營等方面的信息。BIM是一個包含所有工程數據的大數據庫，這些數據被用來進行整個工程項目的管理。傳統的工程管理以二維圖紙為核心載體，通過對圖紙中信息的分析進行工程施工管理，無法建立起與實際工程尺度的直觀聯系。

2.2 BIM技術特點

1)可視化

基于BIM技術構造出的三維模型，在整合工程所有幾何信息的同時，還集成了工程材料、設備類型等參數化信息。所以，應用BIM技術能夠直觀地顯示模型和數據，在所有信息可視化狀態下，進行項目不同階段的溝通與交流，從而實現整個項目的可視化。

2)協調性

利用BIM技術把一個或多個工程項目分開來集成到一個項目中去，所有的參與者都可以相互交流和合作。例如，道路工程技術人員可以將縱斷面、路線、曲面等信息直接傳遞給結構工程師，為結構工程師提供更直觀真實的數據。另外，BIM技術模型具有動態關聯的特點，能夠實現圖紙與模型的有效關聯，提高圖紙的一致性。

3)模擬性

BIM技術的仿真模擬性是指在BIM基礎建立的三維模型上，模擬仿真工程項目的一些實際情況。例如，配合相關軟件分析模擬項目的表現，同時通過對比進度圖調整施工進度，這些都是模擬性的體現。

3 BIM技術在高速公路工程項目中的應用優勢

BIM是一種綜合了工程項目各階段信息的數字化模型，包含實體信息，如路基路面、綠化、建筑機電等實體信息、資源配置、施工工序等。基于BIM技術使項目可視、可管、可控，進而使每個項目的進度、質量、安全、現場管理等管理目標得以實現，結合BIM可視化模型大數據分析等技術，通過信息技術手段提升管理過程的標準化，實現精細化的管理目標，使高速公路建設向信息化、數字化、智能化邁進。在高速公路施工中應用BIM技術的優勢主要有幾點。

①加強各方溝通協調，實現基于信息平臺的信息溝通、信息發布、信息查閱，實時動態掌握項目各方的參與情況，及時為高速公路建設項目工作的開展提供各種信息支撐。

②加強過程動態管理，通過信息化的手段交互確認，強化施工過程的管理標準化，為成本節約提供有力的可靠保障。

③強化責任意識，通過各項任務分配，任務跟蹤，確保各項事務能夠責任到人，過程可追溯。

④提升信息水平，將過程的管理信息轉換為電子信息，通過分析挖掘等手段為項目建設決策提供依據。

⑤提升現場管理數據真實性，采用物聯網傳感器等手段，盡可能地自動采集數據，確保數據的真實性和不可抵賴性。

⑥基于BIM模型，通過大數據展示等直觀的方式，進行可視化的管理模式，加強高速公路施工各參與方對項目的理解，降低溝通成本。

4 BIM技術在高速公路工程施工中的應用

4.1 基于BIM技術的項目管理

1）進度管理

公路施工項目各個標段里程較長，傳統的橫道圖難以直觀反映出整體施工進度情況，通過BIM輔助進度計劃編制，將二維的計劃進度三維化，在系統中進行生長模擬，使得現場更直觀把控項目進度，及時調整不合理的工期排布。

2）質量安全管理

使用BIM系統的移動端采集現場質量，安全，進度和文明施工的照片，關聯BIM模型下對應的構件位置。使管理人員可以隨時通過移動終端發現問題，處理問題，形成閉環實施。有效解決了傳統質量安全管理時效差、過程無痕、協同困難等問題，提高高速公路施工項目的現場管理水平。

3）資料管理

通過管理平臺對項目的各類資料進行分門別類，如批復的相關文件、設計圖紙、技術資料、開工報告、技術交底等資料，通過系統上傳建立與模型的關聯，可以在BIM平臺中快速查找相關的工程部位關聯信息，同時也可以通過搜索的方式查找指定的相關資料。

4.2 碰撞檢測

沖突檢查旨在提前發現不同項目中不同部分之間的沖突，重點是建造前的圖紙會審，碰撞分為軟硬碰撞兩種，軟碰撞指實體間無碰撞，但不能滿足施工要求，而硬碰撞則需要兩個管道之間保持足夠的距離，沖突檢查的目的是要通過安裝前的圖紙會審。目前，BIM的碰撞檢測主要針對硬碰撞。施工過程中，各專業設備管道之間的碰撞、建筑物自身的碰撞等是主要的碰撞問題。BIM技術的碰撞檢測尤其適用于高速公路的橋梁結構碰撞檢查。

結合BIM碰撞檢測的特點，還可以解決高速公路工程施工中的工藝、施工難點，BIM模型是設計的一次預演，設計中隱藏的問題很多，這些問題都與設計專業的配合密切相關，傳統的單位會審很難發現，BIM技術把所有專業放在同一個模型中，考慮的重點是專業之間的沖突，模型按照真實尺度建立，揭示了高速公路施工項目中存在的深層問題。

4.3 智慧決策平臺

BIM技術的應用核心和本質是實現各類數據的集成與融合，主要包括設計數據、建設業務數據、現場施工數據等多種類型，高速公路施工項目建設過程的各類數據恰恰是支撐項目建設決策指揮的關鍵信息，如何將各類零散的信息進行有效組織和融合，實現總體規劃中的“數字業務化”，將數據轉換為生產管理的源動力成為主要問題。

智慧決策平臺以項目工程進度、質量、安全、投資問題和關鍵部位管理為重點，通過大數據分析及管控分析模型，對各管理要素趨勢性、系統性問題的分析、預警、決策與綜合管理，實現工程建設管理的自動感知、自動預判、自主決策。

在實際應用中按照業主統一的管理體系使用統一的工程項目管理系統，數據無法進行實時獲取，可以采用人工錄入結果的形式，直觀的展示項目建設過程中的質量、安全、成本、計價等信息。

4.4 現場數據集成管理

通過BIM技術結合智慧工地，建立一系列信息系統，可以有效實現與高速公路施工現場的數據對接。信息系統集成管理主要包括視頻監控數據信息集成，在BIM模型段可以直接掌握視頻攝像頭的位置并進行實時查看現場監控視頻；安全數據集成，與視頻監控以及拌合站管理系統數據進行集成，通過BIM平臺實施動態展示相關數據。

4.5 基于BIM的場地布置模擬

在高速公路項目實施過程中，應基于BIM技術檢驗施工場地布置的合理性，在三維場景中展現不同時期工程現場的施工場地布置情況，達到優化場地布置方案，減少不同工區作業干擾的目的。

1）施工場地布置三維可視化

借助三維BIM軟件的可視化功能，在限定的空間范圍內，真實展示不同時期工程現場施工布置情況，包括施工用地區域與生活用地區域。

2）施工組織方案優化

利用BIM技術的空間分析功能并結合工程進度信息動態，分析整個施工期間工程現場規劃布置的合理性，發現施工過程中存在的場地布置沖突問題，并提出優化措施。

3）施工組織方案模擬與比選

利用BIM技術對施工場地布置方案中難以量化的潛在空間沖突進行分析并構建施工場地布置方案評估的指標體系，通過三維模擬說明各階段的最優方案，組合成施工場地動態布置總體方案。

5 結語

綜上所述，在當前高速公路建設中，為了提高公路施工生產的整體質量，施工部門應結合高速公路的基本特點，合理利用BIM技術，使BIM技術結合施工需要，整合各類施工工序，降低施工難度，實現BIM技術在高速公路施工中的有效應用。對公路施工企業而言，應充分認識BIM技術的優勢，通過施工生產和各工序的整合，實現BIM工藝的全過程管理，為BIM技術在高速公路施工生產中的運用提供支持。