高速公路BIM技術應用與價值初探

文/鄭永亮、陳龍飛 山東格瑞特監理咨詢有限公司 山東威海 264200

BIM技術已被廣泛應用于建設工程項目的勘察、設計、施工、運營、維護的整個生命周期中，具有方便各參與方協同工作和解決問題、減少信息轉換錯誤、提高工程質量與安全、節約工程成本、縮短工期等優點。但是，在國內發展比較晚，尤其是在高速公路行業，仍然處于起步階段。國內在高速公路建設中對BIM的應用研究，主要集中于施工、運營、維護等管理階段。

1、BIM技術概述

BIM是建筑信息模型的簡稱，是土木工程、建筑學和工程學的新工具，通過計算機技術實現了建筑行業在科學技術方面的突破。BIM技術以工程相關基礎信息和三維數字技術為基礎，集成工程數據模型，通過數字化的形式體現項目設施和各項功效及特質。BIM實際上是一個三維結構的數據庫，該數據庫最突出的特點在于內容精細，細化到每個小構件或者某一種材料。將BIM信息模型技術運用在高速公路施工管理中，能夠有效減少施工中的各種問題，對提高工程施工效率、加速工程進度。避免施工風險具有非常重要的意義。

2、高速公路BIM技術應用

2.1 BIM技術可視化應用

1）BIM+GIS三維電子虛擬沙盤利用Civil3D將設計地形等高線生成三維曲面地形，導入Infraworks中進行衛星貼圖形成真實的地形模型，將BIM模型導入與GIS地形模型進行合模。通過BIM+GIS電子沙盤的瀏覽，可直觀查看項目全線各主體工程與地形的空間位置關系，發現項目施工的重點及難點工程。2）三維場布應用于項目場站建設時，面臨土地資源緊缺，利用三維場布，進行設備凈距計算及車輛掉頭等實際操作模擬并對原設計布局進行優化，達到空間最大利用率，建成后運行順暢，保證了項目的正常運行。3）可視化審圖項目模型創建過程中，再次對圖紙各節點各詳圖等進行熟悉，發現并記錄圖紙說明沖突、建筑結構不一致、標注缺、錯、漏等問題，形成圖紙問題報告并提交，輔助項目進行圖紙會審。4）施工工藝模擬將BIM技術與專項施工方案、施工技術方案結合，通過創建三維模型、模擬施工進行方案優化，通過三維施工動畫進行模擬，更加直觀地表達施工方案，及時對方案做出優化調整。將三維模型和交底要點相結合，以BIM模型為基礎，輔用BIM施工圖深化功能，圖文并茂地對即將施工的構件單位進行技術、規格、標準規范等信息的明確，把施工要點在模型中突出表現，增加交底可讀性，使交底內容更加清晰。讓工人更加深入地掌握本技術交底方案。

2.2 信息管控

BIM模型能夠轉換成XML文件，然后通過互聯網將數據信息輸送到系統，根據屬性差異、建設節點科學地對模型、作業段進行分類、交互、組織或者3D展示等。根據施工情況和管理方向將建材、進度、質量等數據信息導入BIM模型當中，以便對模型進行完善。劃分項目信息類型時以信息管控為基礎，根據不同構件的作業特征進行科學分類。

2.3 工程量統計

高速公路建設過程中，路基土石方占整個工程造價相當大的資金比例。目前許多二維軟件計算路基土石方數量，大多采用平均斷面法，但該方法計算粗略，數據量大，精度不高。PowerInroad軟件基于三維數字地面模型計算路基土石方數量，該方法的基本原理是根據實地測定的地面點的三維坐標（X，Y，Z）和已知的設計高程，通過生成三角網來計算每一個三棱柱的填挖方量，最后累計得到指定范圍內填方和挖方的土方量。該方法計算精度高于傳統的斷面法。通過軟件中“組件工程量”分析，可以直接導出填挖方和其他構件的工程量報表，還可以在工程量報表中輸入單價，自動得出總價，方便成本分析。

2.4 進度管理

1）項目進場前期受征地拆遷困擾，導致項目工期緊任務重。充分利用基于BIM技術的施工進度管理，每月進行編制當月施工計劃，導入BIM5D端與BIM模型進行關聯，同時將進度計劃派送至現場責任人處，現場施工完成后現場責任人在手機app端將實際進度信息進行填報，以周報形式對每周實際進度與計劃進度進行對比分析，BIM模型可直觀的對計劃進度與實際進度進行模擬。若發現項目控制性關鍵工程進度落后，通過及時調配資源，加快施工進度，保證項目工期。2）通過BIM系統實現對工程項目進度的管控，將工程施工情況和狀態及時錄入系統中，就能將可能存在的問題顯現出來。施工單位根據提示即可在短時間內制定有針對性的處理措施，確保建設項目的施工進度。BIM模型訪問系統不受時間限制，可以隨時訪問工程計劃、施工狀態、竣工時間等，通過Web端實時查詢不同時間段內作業進展情況和工程參與主體等信息。

2.5 協同合作

通過BIM模型能夠模擬施工情況，具有較強的針對性，可以提高施工安全管理方案的科學性，有效降低安全事故發生率。在施工前，尤其是施工危險系數高的分部分項工程，將BIM模型以IFC等交換格式導入災害模擬分析軟件，分析災害發生的原因，制定防災措施與應急預案。可以在模型中模擬突發情況，以便制定可行性較高的應對方案。BIM模型能夠模擬高速公路施工時的光照情況、緊急疏散方案等，使施工效果更佳直觀地展現。管理人員可以掌握工程進展情況，使項目有序地開展。

但由于高速公路工程的復雜性，在設計BIM模型時往往需要涉及不同領域、專業的人員共同參與。以往，專業人員受時間、空間的影響，相互間的協同合作十分困難，現在通過BIM技術，可以打破這種約束，通過項目相關資源、數據和信息的實時共享，能夠提升模型的整體設計效率。

結語：

總的來說，BIM技術最大的優勢在于不受時間和空間的限制，將數據信息全方位地可視化呈現，有助于企業間的合作與溝通，降低傳統模式中的錯誤率，確保高速公路工程按照計劃穩步開展，降低安全事故的發生率，提高施工安全管理水平。BIM技術的應用有效地改善傳統施工管理中的不足，對提高施工安全管理水平具有積極的推動作用。高速公路工程的施工安全管理工作借助BIM技術，實現了安全隱患的預測，有助于管理人員提前做好安全防范工作，有效控制可能存在的安全風險。隨著科學技術的進步，還會有更先進的BIM技術應用到高速公路施工管理中，為建筑施工帶來新的面貌。