BIM技術在公路機電工程中的應用

劉建超

西安公路研究院，陜西西安 710065

1 BIM技術及其在公路機電工程中的應用

1.1 公路機電工程的特點

首先，公路機電工程所涉及的面十分廣泛，而且整個工作貫穿在設計交底、設備材料采購、安裝和調試階段。其次，在公路機電工程中，往往會應用到新材料、新技術和新設備等。最后，公路機電工程的材料設備眾多，且施工工藝復雜，施工周期較短，所以在機電工程施工過程中還需要投入大量的人力和物力，對于施工技術人員的要求也較高。

1.2 在公路交通機電工程中應用BIM技術的優勢

在公路機電工程中，機電設備安裝是其中重要的一項內容，而機電安裝工程又包含了大量的信息，包括生產廠家、費用、產品型號、線纜連接路由等。通過利用BIM技術對這些信息進行綜合統一的管理，并通過公路機電系統信息模型表達出來，這樣在需要這些信息時就可以方便查找，減少施工管理中的錯誤。其次，在整個公路機電工程實施過程中，涉及到的單位、專業較多，時間跨度較長，所在全生命周期中應用BIM技術不但可以方便查找各種數據和模擬安裝調試，而且還能更加客觀具體地了解公路機電工程實施過程中存在的問題，并采取針對性措施在設計優化階段加以解決，而不是將問題遺留在作為公路工程收尾的機電工程安裝調試階段，減少了設計錯誤和變更。此外，BIM技術甚至可以通過前一工程信息管理平臺的建立，將其提供給運營單位，當出現新機電產品或機電技術時，能快速增加新的功能，并提高工程的維護性、改造性和可擴展性。

2 在公路機電工程中BIM技術的具體應用

2.1 設計階段優化設計

在機電系統設計階段，基于公路主體工程及其它附屬工程的模型，能進一步具體優化確定公路機電系統設備的安裝位置、線纜連接路由等方案，生成準確的相關工程量，并檢查相關專業界面如機電機房、收費廣場、隧道、橋梁的預留管線、孔洞等是否預留到位，位置空間是否干涉，以及是否有系統設計漏項等，并進行進一步的各專業優化設計。

2.2 基于現場實際情況優化施工方案

公路機電工程現場施工環境比較復雜，是公路工程完成的最后階段，各個專業界面交錯施工，各種施工機械、作業面布置、臨時供電、高空作業、安全、環保設施等都要綜合考慮。在施工前，根據現場勘查和調查，結合經驗，在辦公室電腦中使用BIM技術，選定好討論或交底部分的視角，然后將以上各種因素都考慮進施工方案，模擬施工現場，進一步優化施工方案，做到施工方案的安全環保性、技術可行性、經濟可行性完美結合。再則，應用BIM技術將系統模型劃分成不同圖層進行打印，在辦公室完成對施工現場的指導。但是，當討論或交底內容出現變化以后就必須重新打印圖片，這樣浪費了相關人力、物力，限制了BIM技術優勢的發揮，所以當前可以采用移動設備來解決該問題，比如在平板電腦中導入BIM模型，通過動態實時的現場對比，直接在現場開展方案討論，實現多專業信息和任意視角的可視化聯動，提高交底工作的效率和方案的針對性。

2.3 組建云平臺工作組，實現模型更新的同步控制

項目的參建單位包括建設單位、設計單位、監理單位和施工單位，為保證項目的一致性，保證各參建單位都能接收到模型更新提示，就需要引入分布式云平臺技術。該技術組建云平臺工作組，在業主單位確認圖紙后，所有參建技術管理人員可以及時更新BIM模型，并由云平臺管理人員更新人員和數據，同步更新工程實施進度模型，保證用戶收到一致的模型更新信息，避免出現更新不及時、圖紙變更而引起錯誤，并且工程進度情況一目了然，便于實時分析和控制進度。

2.4 通過BIM技術進行物資設備管理

利用三維模型可以快速計算工程量，保證材料的精細化管理，準確及時地提供數據支撐，從而制定有效的設備采購計劃。此外，在機電安裝工程中，應用BIM三維模型可以進行成本管理。當工程出現更新以后，技術人員對其中的構件參數進行改動和調整，工程量也會隨之發生變化，從而以更新后的三維模型為依據實現對工程項目成本的動態化管理。

2.5 通過BIM技術進行成本控制

在項目招投標階段，利用BIM技術進行公路機電工程的成本預算，對機電工程整個項目的成本實現全過程管理。在公路機電工程中，BIM技術的項目全過程管理包括技術和經濟方面的管理，比如，碰撞檢測、機電管道線路設計的數據支撐。在采購計劃中，需要進行施工的虛擬建造，做好限額領料的技術管理，同時做好技術交底和施工交底工作。此外，技術人員通過項目模型和相關數據安排生產計劃，實現分包結算工作的合理化設計。總之，在公路機電工程的每一個階段，技術人員都應對其中的施工計劃數據采集，數據形成報表，通過項目技術審核以后將信息數據反饋到BIM建模管理系統中。在公路機電項目BIM技術應用中，利用項目模型和數據更新過程做好竣工交付階段的BIM設計，做好數據采集和工程檔案管理的同時，能快速調用結構設計資料，并建立項目設計快速響應機制。

2.6 通過BIM技術進行施工管理

公路機電安裝施工中，從公路機電安裝工程系統方案優化設計開始，完成所有設備的安裝位置、線纜連接路由建模工作，技術人員根據圖紙的深度對管線系統方案進行優化設計。在外場設備的優化設計中，需要綜合建模深度的考量；在機電強電專業設計中，需要提高BIM模型的建造深度，并根據圖紙開展相應建模活動。

2.7 通過BIM技術進行機電機房及管線綜合布置

2.7.1 安裝綜合管線和土建綜合協調

在公路機電管線綜合布置中，根據綜合管線圖紙所確定的類型復核各專業設備需要的結構洞口、結構支撐和混凝土基礎等詳細圖，注意地下室外墻上防水套管的位置、尺寸和標高，注意剪力墻的預留洞位置和大小，以預留圖的形式交到土建施工中。

2.7.2 相關圖紙的設計

相關圖紙的設計包括制作加工圖、大樣圖、安裝圖和設備機房基礎圖、剖面圖等機電機房施工詳細圖紙設計。另外，對于機電末端設備和附件，比如燈具、風機、檢測器、攝像機、可變信息標志、現場配電箱等，由于這些末端設備附件的定位排列直接影響著功能的使用和安裝效果，要做好設備附件的定位排列圖的設計。

2.7.3 加強相關專業和界面的協調

機電的管線布置與設備安裝對公路主體及相關附屬工程有一定的要求，需要和房建、隧道、橋梁、廣場土建、鋼結構等各專業界面互相協調配合。一方面公路機電布線對設備基礎位置及預埋管等具有要求；另一方面對安裝空間、預留管線路由、預留孔洞大小等有要求，要求報警器、檢測器、配電箱、攝像機、風機等的位置、以及明裝、鑲嵌、過構造物的要求等。總之，結合安全、高效和相互配合的原則，安裝的美觀協調、系統檢修和系統安全預警等應互相協調配合。

2.7.4 機電管線綜合布置的注意事項

公路機電工程的管線路由等屬于隱蔽工程，在機電管線綜合布置過程中，要注意的相關事項如下：首先，管路應避免擋住基礎設施，應強、弱電路由分開，避免干擾；應避免通過強磁強電設備、配電盤和儀表盤上方。其次，在設計時要注意機房、隧道等防火門的安裝尺寸，防火卷簾的安裝空間等對于管線綜合布置的影響。再次，在同一個空間中，應注意各個系統之間的避讓問題，比如，線槽應在水管上層和在水平布置時留出足夠的操作空間。

2.8 BIM技術在施工重點管控中的應用

公路機電項目中使用BIM技術，技術人員需采集產品的電壓和功率信息，在完成CAD圖紙后需保持信息的一致。在協同管理中，建立協同平臺并制定可持續強的安裝施工計劃，利用溝通機制建立BIM技術的完整體系。在整個公路機電工程BIM建模活動中除設計階段外，需充分考慮后期施工的應用。在機電安裝施工以前要做好統一工作計劃，加強實地考察工作，做好施工計劃評估工作。在施工前，應針對機電安裝的重點和難點問題安排會議，商討具體施工細節，協調各個部門的工作。在施工中，技術人員可采用智能建模方式設定參數，并由各個專業人員繪制管線，加強對管線碰撞的檢測，確定各個專業管線系統施工質量的綜合分析，利用BIM技術來提高施工材料的利用率，保證施工作業區域的系統平衡等。所有施工的實際進程要利用BIM技術及時協調和更新項目模型和數據，再用更新后的模型和數據對項目的施工進行管理、分析和控制。

3 結語

綜上所述，隨著BIM技術的不斷改進以及在建設工程中應用的不斷普及，目前應用該技術進行公路機電工程的施工也越來越廣泛。在公路機電工程中應用BIM技術，一方面可以提高公路機電工程的科學合理性，另一方面能有效控制成本，獲得更多的投資回報，加快項目工程的施工進度，提高項目施工質量和效率，從而使公路機電工程的建設方、設計方、監理方、施工方以及后期的運營方、維護管理方等更加輕松、順利的實施和使用。