BIM技術在山區高速公路建設期中的應用

文｜向正松 秦春偉

工程概況

成都至宜賓高速公路位于四川省中南部，是四川省高速公路規劃網16 條成都放射線高速之一，是成都至宜賓最快捷的通道，也是成都融入國家長江經濟帶的重要通道。項目全長155km，全線采用雙向六車道高速公路標準建設，設計時速120km/h，隧道4 座，互通17 座，服務區5 座。

BIM 設計內容

應用目標。針對高速公路工程點多線長和項目實際需求，通過傾斜攝影、GIS、信息化等技術，建立不同精度的BIM 模型，開發建設管理云平臺，實現對山區高速公路建設期中質量管理、成本控制、施工進度管理、物資采購、資料管理等數字化管理，推動山區高速公路工程的數字化發展。

BIM 實施方案與標準。首先通過建立高精度的道路、橋梁、隧道等模型，具體實施流程如圖1所示。其次對全線橋梁、隧道、高邊坡等重要節點進行EBS 編碼，并制定統一的BIM建模及交付標準，規范各參與方的行為，確保BIM 模型及信息唯一性、繼承性和共享性。最后導入到成宜建設管理云平臺，業主公司、設計單位、施工單位、監理單位等統一在建管平臺協同辦公。

圖1 軟件使用框架

二次研發。為了提高建模效率，基于OpenRoads Designer 研發批量放置擋墻工具，該工具可導入擋墻段落表，基于道路中線或邊線放置不同類型的擋墻，提高建模效率。研發查詢樁號工具，方便建模人員隨時查閱、定位設計樁號；研發查詢坐標工具，方便建模人員批量查詢關鍵部位坐標，校審圖紙，方便現場人員查詢模型坐標進行施工放樣、定位。通過研發工具，提高建模效率15%，按時完成建模任務。

施工場地布置。采用數字孿生對項目部建設進行選址優化，如圖2所示，相比傳統的方式，可以更加真實的反應真實地理和地質環境，進行科學合理的規劃。建立大臨設施模型，優化拌合站、預制場、工區駐地位置。用BIM 軟件模擬出各個施工階段施工工況，管理人員通過漫游虛擬場地，不斷優化現場布置方案，有效提高場地利用率，減少二次搬遷產生的費用。

圖2 場地選取及優化

建設管理云平臺

針對成宜高速線路長、工期緊、施工管理難度大等特點，研發基于云技術、GIS 技術、物聯網技術（LoT）于一體的BIM 建設管理云平臺，如圖3所示。

圖3 建設管理平臺登陸界面

質量管理。高速公路主要由道路、橋梁、隧道、交安設施等組成，由于山區地質地貌復雜，使得施工管理困難。在其中引進BIM 技術可以很大程度上改善項目的管理工作，提高管理質量，其質量管理流程如圖4。

圖4 質量控制流程

對BIM 構件按照構件類型屬性，自動匹配驗收施工工藝和工序，使質量檢查流程更加規范化。管理平臺可根據GPS 定位，記錄報檢人的報檢位置。所有標段的自檢信息儲存于BIM模型中，便于查閱，同時確保責任落實到人可追索，確保過程資料留痕，隱患及時處理，質量得到可靠保證，提高管理效率35%以上，質量驗收合格率達到99%。

通過手機APP 工序級別質量報驗，大大加強了施工單位自檢效率，使質量檢查流程更加規范化。運用“圖釘法”將現場質量、安全問題與平臺模型進行關聯，動態根據現場質量、安全問題出現頻次進行總結，對重點區域和工點加強管理。同時根據質量安全問題的嚴重程度劃分為不同的等級，自動發送給相關處理人員和負責人，并及時檢查和保存相關紀錄。

成本控制。在高速公路的建設工程中，如何在滿足施工質量的前提下，降低建設成本，一直是建設方最為關心的事情。在項目中引入BIM 技術主要是通過虛擬建造把設計方案中存在的不合理情況檢測出來，在前期工作中進行改正，從而有效控制成本。

在本項目中通過對關鍵部位、重點工程坐標、高程、尺寸、鋼筋、標志標牌等進行了圖紙審查，共發現103 處圖紙的錯、漏、空、缺，提前發現問題，避免后期變更及返工，節約造價約450 萬元，如圖5所示。

圖5 標志標牌碰撞檢查

施工進度管理。施工進度管理作為項目管理的主要內容之一，在項目中引入BIM 技術可以很大程度上縮短施工工期，提升施工進度。

建設管理云平臺會根據質量報驗結果自動轉換為進度數據，通過構件顏色可視化展現工程進度。導入計劃進度，關聯到施工結構樹，可在系統中自動生成橫道圖，并可實現基于BIM 模型的4D 計劃進度模擬，如圖6所示。

圖6 進度顯示及橫道圖

施工進度的數據來源于質量驗收，既保證了數據的唯一性、繼承性，也形成了以日施工為基礎、周施工進度為要點的精細化施工管理體系。同時，不同的使用者還可以利用BIM 的匯總能力，根據系統定期收到信息進行匯總，然后整理成不同報表，讓相關負責人能夠及時了解施工進度情況。相關管理負責人最重要的工作就是運用BIM 技術了解項目中的工作進度，根據實際進度和計劃進度對比，如果發生滯后等問題，只需要針對這些問題進行原因分析，并提出合理的措施，從而保證施工進度的有效控制。

物資采購。在高速公路的建設階段，涉及到物資和設備種類較多，并且在不同階段需要的數量都不統一，管理起來難度較高。通過選取不同的條件，基礎管理平臺可按照結構樹導出模型混凝土體積、邊坡防護工程數量、擋墻圬工量等數據，并進行匯總與統計，如圖7所示。可以直接提交給采購部門，供其使用，并且這些數據也可以在后續材料管理工作中被再次使用。

圖7 進度顯示及橫道圖

資料管理。在資料管理方面，各參建方基于建設管理云平臺，負責各自范圍內的資料上傳和下載，確保更新及時準確，實現資料內部互相共享。建立蓋章審批、聯系單下放等項目審批流程，規范流程管理。實現了線上、線下辦公相結合，提高辦公效率50%。同時通過對設計圖紙文件、技術資料的樹形結構管理，構成了數字化檔案交付的基礎。如圖8所示。

圖8 電子歸檔

本項目運用BIM 技術解決山區高速公路建設痛點，提出解決方案，收到較好的效果，對同類型項目具有較強的借鑒意義，具有一定的推廣應用價值。綜上所述，在山區高速公路工程中應用BIM 技術可以很大程度上優化場地布置，提升工程質量、降低建設成本、提高管理效率、提高各參建方的辦公效率，實現了各方數據的唯一性、及時性、共享性，通過本項目積累的數字資產，為山區高速公路的數據分析和數據服務等應用提供支撐。