BIM技術(shù)在高速公路機電工程中的應(yīng)用

王軍

廣東飛達交通工程有限公司 廣東 廣州 510525

我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，高速公路工程成為重要組成，能夠代表行業(yè)發(fā)展的最高水平。信息化、數(shù)字經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家推出新基建政策，為了確保項目進度管控效果，加強項目質(zhì)量，需要在高速公路機電工程中應(yīng)用BIM技術(shù)，對項目建造過程實行全過程、動態(tài)化監(jiān)管。利用模型與數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮出BIM技術(shù)的優(yōu)勢，從而提升公路工程建設(shè)的信息化水平。

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是按照項目工程的數(shù)據(jù)，建設(shè)三維建筑模型，直觀表現(xiàn)出項目建造全過程的信息，為施工企業(yè)提供參考依據(jù)。將BIM技術(shù)應(yīng)用到機電工程中，能夠?qū)椖咳^程進行完善，統(tǒng)一規(guī)劃建造過程，確保各單位擁有統(tǒng)一的參考平臺，既可以提升工程項目建設(shè)水平，還可以降低項目交接糾紛率。此外，BIM技術(shù)聯(lián)合數(shù)字信息建模，通過三維模型展現(xiàn)出項目信息，使參建方掌握高速公路的建設(shè)成果。所以，BIM技術(shù)可以保障項目建設(shè)的協(xié)調(diào)性，還可以利用動態(tài)化數(shù)據(jù)，提供各環(huán)節(jié)參考依據(jù)，保證后期工程數(shù)據(jù)的準確性。

針對BIM技術(shù)的特點，主要如下：第一，可視化：在BIM技術(shù)中，可視化屬于重要特點，通過均能工具實現(xiàn)可視化設(shè)計、施工、管線碰撞、設(shè)備操作，提升施工全過程的可視化。比如，基于可視化施工模式，建立建筑信息模型，全面做好虛擬化合格，維護施工質(zhì)量與安全。第二，一體化：一體化特征，主要是整合各專業(yè)施工內(nèi)容，將其融入到同一個建筑信息模型中，實現(xiàn)全生命周期的管理，加大各專業(yè)的關(guān)聯(lián)性，從而提升施工效率與質(zhì)量。第三，參數(shù)化：BIM技術(shù)的參數(shù)化特點，通過BIM技術(shù)建立模型，調(diào)整建筑信息模型的參數(shù)值，可以保證模型的新穎性，為施工作業(yè)提供專業(yè)指導(dǎo)。參數(shù)化設(shè)計中，建筑信息模型可以維護不變參數(shù)。第四，仿真性：在BIM技術(shù)中，仿真性也屬于重要特點，可以仿真分析建筑性能、施工、進度、運維等。比如施工仿真，能夠?qū)κ┕し桨高M行仿真優(yōu)化，自動計算建筑的工程量，通過對施工內(nèi)容的仿真模擬，可以消除施工沖突。如圖1所示。第五，協(xié)調(diào)性：協(xié)調(diào)性特征，涉及到設(shè)計、成本預(yù)算、工程進度、運維等。比如運維協(xié)調(diào)，可以對管理建筑空間、隱蔽工程、施工設(shè)備、消防應(yīng)急進行協(xié)調(diào)化管理，提升建筑運維水平[1]。

圖1 BIM技術(shù)的施工模擬

2 高速公路機電工程系統(tǒng)的組成

2.1 供配電系統(tǒng)

高速公路運營，必須獲得電力資源的支持，所以供配電系統(tǒng)屬于重點內(nèi)容。維護供配電系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量，能夠為各部門提供電力能源。供配電系統(tǒng)組成，涉及到高壓供電模塊、低壓供電模塊，以上模塊的協(xié)調(diào)運行，可以提升供配電系統(tǒng)運行效益，為高速公路運營提供動力。

2.2 收費系統(tǒng)

在機電工程系統(tǒng)中，收費系統(tǒng)屬于重要組成，不管是人工收費站，還是ETC收費車道，均要有收費系統(tǒng)支持。、高速公路收費系統(tǒng)的運行，涉及到計算機系統(tǒng)、監(jiān)控設(shè)備、遠程對講機，同時包含收費通道、收費站、收費中心。由各部門協(xié)調(diào)配合，可以快速計費、扣費通行的車輛。

2.3 通信系統(tǒng)

在高速公路中，通信系統(tǒng)的作用顯著，具備傳輸圖像、數(shù)據(jù)、語音等功能，使運營信息、車輛信息準確傳輸至交通中心，提供故障處理依據(jù)，保障高速公路運營的安全性。

2.4 監(jiān)控系統(tǒng)

在機電工程建設(shè)中，監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Ω咚俟犯髀范芜M行實時監(jiān)控，為交通擁堵疏散、事故處理提供依據(jù)。在監(jiān)控系統(tǒng)中，要關(guān)注路面監(jiān)控系統(tǒng)，對高速公路干線進行監(jiān)視，確保管理部門掌握交通狀態(tài)，維護高速公路運行效益。

3 BIM技術(shù)在高速公路機電工程中的應(yīng)用

3.1 機電工程設(shè)計

在設(shè)計機電工程時，通過應(yīng)用BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)異地辦公設(shè)計、多專業(yè)協(xié)同設(shè)計，維護機電工程的質(zhì)量。

第一，初步設(shè)計：利用可視化功能，展示項目的三維設(shè)計圖紙，掌握不同工序的設(shè)計對象，可以及時發(fā)現(xiàn)不良問題。注重初步設(shè)計的優(yōu)化，降低設(shè)計變更率。在BIM平臺上，能夠?qū)€路的時間、空間安裝進行模擬，掌握關(guān)鍵性節(jié)點的操作要點。分析機電設(shè)備的尺寸、標高，能夠?qū)κ┕し桨高M行優(yōu)化。

第二，二次深化設(shè)計：聯(lián)合二維施工圖紙，通過BIM技術(shù)建設(shè)設(shè)備數(shù)據(jù)模型，自動以各項參數(shù)，建立工程的進度、成本、質(zhì)量模型，多方位檢查工程的設(shè)計可行性、做好二次深化設(shè)計。

3.2 質(zhì)量控制

機電工程的質(zhì)量管控，會面臨距離不規(guī)范、交叉碰撞等問題，影響管線鋪設(shè)質(zhì)量。為了維護工程建設(shè)質(zhì)量，要保證BIM技術(shù)的合理化使用，調(diào)整碰撞檢測，實現(xiàn)綜合化管理。

第一，碰撞檢測：應(yīng)用三維模型功能，可以檢測碰撞問題，并且形成沖突報告，顯示出沖突位置，調(diào)整工程設(shè)計方案。如圖2所示。

圖2 BIM技術(shù)的碰撞檢測

第二，優(yōu)化綜合管線：在碰撞檢測中，調(diào)整不同專業(yè)、系統(tǒng)的位置，符合施工作業(yè)的要求。機電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，涉及到大量管道、設(shè)備、線路，導(dǎo)致公路空間的占用大，因此合理布置管道、設(shè)備、線路，降低設(shè)計變更。優(yōu)化管線時，要遵循專業(yè)規(guī)范要求，對不同系統(tǒng)、構(gòu)件的距離進行調(diào)整。優(yōu)化綜合管線時，可以應(yīng)用以下措施：其一，當管線線路、標高存在矛盾時，則要細化調(diào)整。其二，在有限空間內(nèi)，如果管線分布不合理，比如過于分散或密集布置時，也要進行優(yōu)化調(diào)整。其三，如果管線分布密集，采用組合支架的分層排布法，正常使用管線，降低空間占用。其四。施工現(xiàn)場的安裝順序、技術(shù)工藝，如果影響到機電設(shè)備管線，則要做好優(yōu)化調(diào)整[2]。

3.3 成本控制

在控制機電工程的成本時，由于工程造價高，面臨復(fù)雜的利益交叉點，為嚴重影響成本管控效果。鑒于此，采用BIM技術(shù)管控成本，自動計算工程量，更新和共享成本數(shù)據(jù)，可以獲得理想的成本管控效果。

第一，查詢工程量。利用BIM平臺，對工程進度、成本、模型的數(shù)據(jù)進行高度化集成，以時間為參考，建立成本信息、數(shù)據(jù)的關(guān)系，保證項目方可以動態(tài)查詢工程量。在查詢工程量時，可以設(shè)置自定義的查詢條件，比如工程進度、構(gòu)件類型。利用BIM平臺、查詢條件，自動計算和導(dǎo)出工程量信息，追溯成本數(shù)據(jù)。

第二，資源管控。通過應(yīng)用BIM平臺 ，分析不同時間的人工、材料、設(shè)備的消耗成本，并通過曲線圖展示，使項目部掌握材料消耗信息，對消耗趨勢進行判斷，提供資源控制的決策依據(jù)。

第三，利用BIM的查詢功能，掌握各時間段的要素消耗量，對預(yù)算進行比較分析，掌握成本預(yù)算偏差，形成資金曲線圖。項目部掌握預(yù)算成本、實際成本的差距，制定糾偏措施。

第四，多算對比。在建設(shè)機電工程時，利用BIM平臺獲取實際資金、計劃資金的數(shù)據(jù)，掌握二者的差值曲線，明確資金使用情況。如果資金異常變動，利用BIM平臺，比較合同成本、施工成本、實際成本，落實多元化糾偏措施。通過多算對比，準確計算某系統(tǒng)、某專業(yè)的資源消耗量，使項目部掌握預(yù)算成本、中標價的落實情況。

第五，采購成本管控。施工建設(shè)中，項目部利用成本數(shù)據(jù)的共享功能，向采購部、財務(wù)部、技術(shù)部分享成本信息，保證建材部門提交申請后，采購部可以及時提供物資，降低庫存管理成本。

第六，人工成本管控。在人工成本管控過程中，利用勞動力供需平衡的測算方法，參考施工要求、工程量，優(yōu)化配置勞動力，提升施工效率。在測算作業(yè)中，利用BIM模型計算工程量，聯(lián)合多專業(yè)施工效果，保證工序和工日計算的準確性。遵循進度計劃，做好勞動力數(shù)量的優(yōu)化安排。

3.4 進度管控

機電工程進度管控時，包含多專業(yè)協(xié)同施工，會加大進度控制難度，延誤工程周期。然而在BIM技術(shù)支持下，能夠?qū)て谶M度進行高效化管控，維護各方施工的協(xié)調(diào)度。

第一，施工模擬。機電工程建設(shè)進度的影響因素多，包括場地布局、管線排布等，會增加計劃進度、實際進度的差距。在BIM技術(shù)支持下，可以使進度差距縮小。施工前模擬工序流程，使各專業(yè)掌握安裝操作要點。在技術(shù)交底過程中，施工方觀察模擬圖，明確現(xiàn)場安全隱患，提升整體施工的效率[3]。在BIM平臺上，能夠提供施工模擬圖，使管理人員掌握不同節(jié)點的進度，對計劃進度實際進度進行比較，可以實現(xiàn)季度計劃到動態(tài)化管控。

第二，工期優(yōu)化：在BIM平臺上，可以錄入機電工程計劃的各項參數(shù)，確保項目部可以查詢每節(jié)點的工程量，制定合理的進度計劃。按照工期進度，優(yōu)化資源供給，降低施工延誤率。

3.5 安全管控

高速公路機電工程施工過程中，必須遵循質(zhì)量安全第一的原則。施工企業(yè)應(yīng)當加強安全意識，全面落實安全管理工作，從而保障工程建設(shè)效益。

第一，場地安全布置：機電項目施工過程中，場地布置屬于關(guān)鍵工序，當場地布置不合理，則會加大安全事故率。通常情況下，按照施工現(xiàn)場的平面布置，劃分為辦公服務(wù)區(qū)、加工存儲區(qū)、施工區(qū)，不同區(qū)域的內(nèi)容、功能不同，存在的安全問題也不同。通過BIM技術(shù)，可以布置施工場地，將設(shè)備設(shè)施擺放在建筑信息模型中，可以降低不同工序的影響，既可以提升場地利用率，還可以維護安全性。在施工區(qū)域布置時，注重機械設(shè)備停放區(qū)的設(shè)置，集中管理設(shè)備機械，以滿足工程需求。

第二，危險區(qū)域隔離與引導(dǎo)：機電工程施工時，存在的危險源比較多，當發(fā)生安全事故時，則會加大疏散、救援難度，財產(chǎn)損失大，對工程建設(shè)的阻礙明顯。因此，注重隔離和引導(dǎo)施工危險區(qū)，通過BIM技術(shù)，模擬施工現(xiàn)場的危險源，掌握危險源之后，落實安全隔離措施，比如設(shè)置警示標志、規(guī)劃逃生路線，確保機電施工的安全性。

第三，虛擬應(yīng)急演練：BIM技術(shù)具備虛擬化特點，可以模擬出現(xiàn)場環(huán)境，開展應(yīng)急事故演練，建設(shè)虛擬空間，模擬突發(fā)事件、處理措施等，確保施工人員掌握險情處理方法。在施工人員安全培訓(xùn)活動中，BIM技術(shù)的應(yīng)用價值線組合，通過技術(shù)的信息化、可視化優(yōu)勢，建設(shè)數(shù)字化培訓(xùn)數(shù)據(jù)庫，可以形成模擬環(huán)境，確保施工人員掌握施工技術(shù)，掌握設(shè)備使用技巧，強化員工的施工意識，既可以確保安全教育效果，還可以降低培訓(xùn)成本。

3.6 項目后評價

在機電工程建設(shè)中，需要評價項目的建設(shè)成效。項目后評價，是立足于項目目標、執(zhí)行過程、經(jīng)濟效益等，做好系統(tǒng)化總結(jié)。在應(yīng)用BIM技術(shù)時，基于3D立體模型，增設(shè)時間維度，通過比較實際施工結(jié)果，能夠準確計算施工的計劃偏差、變更等內(nèi)容，回顧性分析現(xiàn)象成因，客觀評價工程建設(shè)的各個環(huán)節(jié)，能夠為后續(xù)工程建設(shè)提供參考。

4 結(jié)束語

綜上所述，開展高速公路機電工程施工時，應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢比較多，能夠保障工程建設(shè)質(zhì)量。為了為BIM技術(shù)應(yīng)用效果，應(yīng)當立足于實際情況，賦予不同子系統(tǒng)功能。現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展，施工人員總結(jié)BIM技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容、方法，優(yōu)化機電工程設(shè)計，做好質(zhì)量、成本、進度、安全的管控，落實項目后評價機制，全面保障機電工程的施工質(zhì)量，維護整體項目的安全性。