BIM技術在高速公路施工中的應用

成小鵬

摘 要：截止2020年年底，我國高速公路的總里程達到了16萬公里，建立覆蓋全國公路網絡的主干道，對促進國民經濟的發展發揮著重要作用。高速公路施工要求高，涉及隧道、涵洞、橋梁等隱蔽工程，增加了施工難度。BIM技術作為現代建筑工程的數據化工具，將BIM技術應用在高速公路施工環節，可以實現高速公路空間管理、建立安全疏散模型、施工現場可視化管理，提高高速公路施工質量和效率，協調建筑工期、質量和安全的關系，確保高速公路施工質量和安全的情況下，如期完成工程。

關鍵詞：BIM技術;高速公路;施工管理

BIM技術也就是建筑信息模型建筑，是指建筑工程設計、建設、運營管理的數據化管理工程，通過整合建筑工程各項數據信息，在建筑工程策劃、設計、建設以及運營管理等全生命周期進行數據共享，從而便于各參與主體實時了解到工程進度，提高建筑工程生產效率，降低生產成本。BIM技術具有可視化、可協調性、模擬性、可出圖性、可優化性等特點，為建筑工程前期規劃設計、建設施工、運營管理等提供信息，極大地提高了建筑工程信息化集成度。2016年12月20日，住建部發布《建筑信息模型應用統一標準》，為建筑信息模型在建筑工程的應用奠定了基礎。將BIM技術應用高速公路施工環節，可以施工現場的實時管理，確保施工進度符合施工要求。

1 空間管理關鍵技術

高速公路具有施工范圍廣、施工環境復雜、施工人員多、施工技術工藝交叉等特點，增加高速公路施工管理的難度。高速公路隧道、橋梁涵洞等隱蔽工程，在山體內部施工，項目管理人員無法及時了解現場的實際情況，從而導致施工質量隱患，造成設計變更，工程返工，增加高速公路施工成本[1]。結合到高速公路施工要求，加強現場施工管理，采用4D、5D施工管理技術，確保高速公路施工安全性。4D工程管理技術是整合高速公工程項目的信息，將施工現場的設備、設施3D模型和施工進度表進行連接，建立施工現場4D模型，實現工程進度計劃、三維模型、人力、機械設備、物力、材料等場地布置和成本分析等施工要素的結合，對整個現場施工進行信息化、集成化和智能化管理。通過4D模型，在虛擬環境中引入時間信道，可以對多點施工情況進行實時了解，從而確保現場施工安全。同時還可以模擬高速公路施工進度，對整個施工工期節點進行精確控制，有助于現場人力、物力和材料的統籌調度，在模型中輸入相應的設備型號、設施名稱、設備類型和計劃時間等信息，讓場地布置情況和施工進度相協調，對施工現場的設備、人、材料進行動態管理。BIM 5D技術是在原有的建筑信息模型基礎上，增加時間和成本兩個維度，構成五維建筑信息模型。5D技術包括了3D幾何模型、建筑工期、建筑成本等信息，進一步拓展了BIM信息模型的建模范圍，有助于施工單位在施工階段控制整個施工成本。將5D技術應用在高速公路施工環節，可以控制整個施工過程的材料數量，并建立施工進度、施工成本和施工內容等信息模型，從不同的層面對高速公路施工期間的材料使用數量進行分析，從而優化整個施工進度和建筑材料，減少施工過程中的浪費，降低施工成本。

2 安全疏散模型建立

安全疏散模型是施工安全管理的重要內容，通過建立安全疏散模型，可以根據高速公路施工現場的實際情況，根據疏散人群數量、疏散面積、疏散通道、人群疏散速度等信息模擬，從而將疏散人群的擁擠程度進行模擬，為安全疏散通道的施工提供參考[2]。建筑信息模型可以真實再現工程的實際場景，將高速公路的建筑全貌、結構主體和裝修裝飾信息顯示出來。在安全疏散救援環節，可以通過BIM技術，讓救援人員第一時間了解到現場的情況，幫助救援人員完成救援工作。由于BIM技術具有可視化、可優化性、可協調性等特點，可以模擬不同施工階段的場景，為現場的施工管理提供參考。在建立安全疏散模型的時候，需要考慮到核疏散主體、疏散環境、疏散空間等因素，在模擬的時候，需要模擬不同人群的行走速度和不同的心理，根據人群特點，制定安全疏散通道。根據模擬情況，可以生成不同施工階段的應急疏散通道圖和不同施工現場的人員疏散方式，為應急救援提供參考。

3 數據可視化的應用

BIM技術具有可出圖性、可協調性、可視化等特點，將其運用在高速公路施工階段，有助于高速公路相關利益方通過BIM模型，了解到高速公路工程的實際情況，并將高速公路三維模型展示出來，讓高速公路的設計、建設、運營等過程在可視化狀態下進行溝通、討論和決策，實有助于高速公路各參與方的協調合作。將BIM技術和GIS技術結合起來，可以將高速公路的地形等高線生成三維曲面圖，并與GIS地形模型進行融合，制作高速公路電子沙盤，通過電子沙盤可以直接直觀的了解到高速公路各個主體工程與地形空間的關系，從而了解到高速公路施工重點和難點，制定相應的解決方案，加快施工進度。由于高速公路施工過程中，需要鋼筋、水泥、砂石骨料、機械設備等材料設備，施工現場的空間有限，如果現場布置不合理，可能影響到施工進度。通過三維信息模型，可以根據現場的面積，計算出機械設備、材料所需的面積，并計算出設備凈距離、車輛掉頭所需距離，從而對整個現場空間布局進行優化，實現空間利用的最大化。高速公路的樁基、預制梁吊裝等專項工程施工過程，由于涉及工程量大、施工工藝復雜，需要制定嚴格的施工方案，確保工程順利進行[3]。將BIM技術與高速公路專項施工工藝結合，可以創建專項工程三維模型，模擬現場施工情況，讓施工單位直觀了解現場的實際情況，從而不斷優化施工方案。在技術交底環節，通過BIM模型，可以讓現場各個施工小組負責人直觀了解到高速公路主體工程施工的技術標準和要求，讓工程更全面了解到整個高速公路施工方案。通過BIM技術，整合高速公路各項數據信息，構建施工管理平臺，可以對高速公路施工范圍的橋梁、道路、隧道等分項工程進行信息化管理，加強高速公路施工質量、施工安全、施工成本、施工進度等方面的管理。通過項目數據庫，為高速公路的人力資源、成本管理等工作提供信息參考，讓高速公路管理更加精細化。

4 結語

高速公路具有點多、面廣、線路長的特點，增加了工程施工現場管理難度。將BIM技術應用在高速公路施工管理階段，利用BIM技術的可視化、可出圖性、可協調性、可優化性等特點，可以不斷優化高速公路施工方案，構建高速公路施工安全疏散模型，為高速公路施工應急救援工作提供支持，優化現場施工布置，提高現場施工效率。

參考文獻：

[1]馬蕾.BIM技術在山嶺高速公路工程施工管理中的應用[J].中國設備工程，2021（3）：215-216.

[2]王偉，李國峰.BIM技術在高速公路橋梁施工安全管理中的應用[J].公路，2020（6）：176-178.

[3]龔加有，謝洪濤，陳隨海，等.BIM與LSM技術在高速公路工程施工進度管理中的應用研究[J].項目管理技術，2019（8）：94-97.