淺談G341線環縣（二十里溝口）至車路崾峴（甘寧界）公路從傳統管理到數字化管理的應用研究

王興濤

（甘肅路橋第三公路工程有限責任公司，甘肅蘭州 730030）

1.項目概況

G341線環縣二車公路為《國家公路網規劃(2013年-2030年)》東西橫線中膠南至海晏公路的組成部分，是在建的打慶、甜永、銀固高速公路的連接線，也是慶陽市煤炭、石油運輸及省際出境通道。本項目起點位于慶陽市環縣（二十里溝口），與甜木公路路相接，途經洪德、虎洞、車道、毛井、蘆家灣等鄉鎮，終點位于車路崾峴（甘寧界），與寧夏S203線相接，該項目實施對加快慶陽市公路網建設步伐，對后續盤活省內資源、填補交通基礎設施短板具有示范意義。而數字化轉型是國家既定的戰略方針，也是交通強國的目的之一，更是達成智慧化公路管理必不可少的環節之一。

2.數字化轉型

當公路工程企業隨著科技進步而采用新技術、新模式來開展業務工作中，他們就是在實施數字化轉型。數字化轉型從根本上是企業對于新技術、新手段的一次創新應用，通過數字化轉型實現高效的管理。

現階段我們的認知，相比新技術的不斷出現，技術的落后更讓人頭痛。在許多種情況下，這一點都是可以實現的。我們的智能設備上存有可保證我們每一天高效辦公及生活的所需數據，這些功能包括文字圖片處理工具、鬧鐘、支付方式、音視頻等功能。但是，當新技術不能為我們所用時，不能為我們提供便利時，我們會感到非常無助。例如，一次次技術交流因為只有幾張現場照片把工地的全貌展示不全而導致問題解決不全面等。

所以，工程類企業必須進行技術投資，以便于我們所期望的方式為技術員、工人、項目決策者、道路管理者、道路使用者提供服務。要部署互聯網、云計算、大數據及移動應用等數據服務，必須采用全新的存儲、分析、自動化和管理方式。之后，業主及客戶會要求實現更多功能的完善及改進，因為他們會在日常工作及生活中慢慢習慣于某些體驗，從而在潛移默化中不斷形成工程類企業從傳統粗放的管理到數字化精細管理的轉型。

3.數字化管理的具體應用

3.1 施工模型深化

實景建模過程中，采用哈瓦無人機搭載RTK（動態GPS）進行傾斜攝影測量，提高測量精度。采用“BentLey Context Capture”及“BentLey Context Capture Editor”對傾斜測量模型進行建立及修改，保證實景模型能滿足精度及質量相關要求。

BIM模型制作過程中，三維地形模型的建立采用“Autodesk Infraworks”及“BentLey OpenRoads Designer”雙平臺軟件聯合應用，保證建立精確的三維地形模型；路線平縱面、交叉設計及道路橫斷面設計采用“BentLey-Open Roads Designer”軟件，通過二次開發制作相關插件導入緯地數據，保證與二維設計的一致性，橋梁工程及隧道工程采用“BentLey Microstation”與“BentLey Open-Bridge Modeler”制作，渲染展示采用“BentLey Lumen Rt”進行渲染制作，交安綠化工程采用“BentLey Microstation”制作，房建模型采用“Bentley AECOsim Building Designer”及Autodesk Revit軟件制作。創建包括路基工程、橋梁工程等多專業工程模型、其他附屬設施（含橋面鋪裝、護欄、排水系統、伸縮裝置等）以及交安設施（標識標牌、路面標線和預留預埋等）的綜合協調、可視化BIM模型，如圖1所示）。

圖1 可視化橋梁BIM模型

3.2 可視化圖紙復核

公路工程作為施工流程復雜、數據信息量大、施工難度高及成本難以控制的工程領域，在國家大力發展“新基建”的時間點上，應當跟隨時代及產業變革的步伐，享受工程信息化所帶來的紅利[2]。

傳統的二維設計圖紙往往不能全面反映公路工程各專業、各系統之間的碰撞可能，同時由于二維設計的離散型為不可預見性，設計上難以避免存在一些問題[3]。而采用BIM技術，模型設計時會依據各類結構物的圖紙尺寸，需要詳細讀取圖紙中的幾何圖形、尺寸標注、說明等數據，在此過程中會很容易發現二維圖紙中不易察覺的空間細節問題，如圖形錯位、標注錯誤。

利用現有的技術，再根據公路施工圖設計文件，利用“Bentley OpenRoads Designer”軟件對路線平縱面、路面結構、路基邊坡、防護等建立三維模型，如圖2所示。模型能準確表達道路平面線位、線型的布設，縱斷面的高程信息，立交形式及匝道布置的空間關系，路基邊坡坡率及平臺高度，路面類型，邊溝等排水設施的位置及類型。

圖2 Bentley OpenRoads Designer軟件模型

基于BIM的平縱設計，是利用其參數化程度與可視化程度高的特點，以工程師熟悉的方式還原平面展線與縱面拉坡的結果，并動態同步顯示平、縱、橫的調整情況，實時反饋相應的工程情況?；贐IM的路線設計工具，錄入了基本的中國路線及交叉規范，能實時檢查當前線形的合規性。基于以上原因，設計人員能夠更加全面、精細、高效地對路線設計平縱進行優化，其優化結果將更為科學、經濟及更合理。并可以發現設計中出現的錯漏差缺、橋梁凈高不足、橋墩布設位置不合理、路基橋梁交匯處重疊等問題，減少設計變更，提高設計圖紙交付效率，優化設計質量。與業主及施工單位進行協調溝通的同時，不僅能及時排除項目施工環節中可能遇到的碰撞沖突，更能提高設計交付的效率，從而提高設計質量[4]。

3.3 施工工藝模擬

施工工藝模擬是針對各類工程提供施工工藝培訓解決方案。傳統的施工技術交底通常以文字描述為主，口頭講授的方式為輔對工人進行交底。這樣的交底方式存在較大弊端，施工工人一旦出現理解錯誤，就會存在較大風險的質量和安全隱患，對工程極為不利。通過構建真實的施工場景，可對各類復雜工程施工工藝進行模擬，用戶可以在真實通過視頻演繹方式觀看施工工藝流程，加強技術員及施工隊伍對施工工藝的熟練程度，從而提高工程質量。

還可以通過BIM三維可視化技術對互通區交通組織實施方案進行模擬，可使建設單位、施工單位更加直觀地指導現場施工。通過建立精確的BIM模型，相關建設單位可在模型中與交通及鐵路有關運輸部門配合，共同制定在施工期間的相關交通組織設計方案，更直觀確保在施工期間保證被交路的正常通行[5]。

3.4 建立TIM項目管控平臺

首先有了BIM（建筑信息模型），然后有了GIS（地理信息系統）為我們的平臺帶來了場景、服務及計算，然后再利用IOT（物聯網）技術，實時采集聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息[6]，實現物理對象互聯互通的網絡，最后形成BIM+GIS+IOT的TIM（交通全信息模型）項目管控平臺，如圖3所示，提供了一個模型應用與數據應用的三維場景，并且服務于項目管理的業務本身。其中TIM項目管控平臺中生產進度管理模塊以WBS工序分解為主線，通過系統后臺設定施工現場任務計劃、清單、0#臺賬等管理流程和現場施工人員手機App實時進度上報、現場圖片上傳，驅動各崗位、施工隊伍完成工作任務，同時實現施工日進度、月進度的準確匯總上報，準確及時反映項目建設的進度情況。利用生產任務管理模塊，管理人員能實時跟蹤每日、每月任務完成情況，為實時調整、月中糾偏、月末總結提供準確依據，保證了施工生產按月初計劃有序推進。利用生產任務管理模塊，可實現進度貨幣化，讓進度可控、質量預控、安全預控。

圖3 BIM+GIS+IOT的TIM項目管控平臺

3.5 結論

由于公路工程項目是一個龐雜的系統，它不同于單體或有限范圍內的一般建筑。施工是以單體構造物為一個單位，但要對一條公路甚至數條公路線進行項目的整體全生命周期管理，包括規劃、設計、施工、運維養護等各階段的整體管理，則需要一個數智化的系統。這個數智化的系統不同于一般管理系統，而是一個有大量數據、三維BIM模型、實景模型、真實場景、智慧感知于一體的管理系統，需要引入TIM的做法來實現，這也是公路TIM應用不同于其他行業的重要區別之一。

4.結語

由于公路項目多專業、多進程的特點，需要專業間相互配合、密切協作、協同發展。協同發展是方便各參與專業之間協作、提高整體設計質量、管理質量的有效途徑。對于設計部門，在TIM技術條件下，各參與專業的設計成果更為直觀，專業之間的協同也更為緊密，對TIM協同設計平臺的需求更加緊迫。對于管理部門，一個理想的TIM協同管理平臺具備各部門能夠實時了解各工地的現狀，管理的權限與版本控制功能，管理流程控制和質量控制措施。盡管任務艱巨，困難重重，但交通領域數字化、網絡化、智能化的歷史進程不可阻擋，達成數字中國的戰略方針更不會更改，而實現傳統管理到數字化管理也必將是實現數字中國夢想的必經之路。