BIM技術在公路品質工程建設中的應用

鮑 濤

江蘇育通交通工程咨詢監理有限責任公司

1 引言

2016年12月新概念“品質工程”從交通運輸部發布并正式實施。五大新發展概念是品質工程建設的根本和BIM技術為主的工程數字化概念相同。工程建設中至關重要的技術為數字化技術，也是交通建設管理的關鍵，有效推廣是為了工程項目建設能夠得到提高，也是提高公路工程設計與品質建造的主要步驟。工程數字化大數據的根本來源于BIM技術,為促進區域數字經濟的進步具有重要作用。

2 工程數字化技術在公路品質工程建設中的應用

2.1 項目背景

本文以項目青洋路快速化（滆湖路-武進大道）工程為實例進行論述，本項目路線起于滆湖東路北側，順接現狀青洋路高架跳水臺，往南沿現狀青洋路老路布線，止于武進大道北側，與青洋路一期工程跨武進大道橋相順接，路線全長6.735km。起點樁號K0+000.000，終點樁號K6+735.000。本標段工程主要建設內容包括橋梁10 座，其中高架橋1 座，上下匝道6 座，地面橋3 座，設置涵洞10道。同步實施雨水等管道，以及道路綠化、交通標志標線等附屬工程。

本標段施工單位為中鐵大橋局集團有限公司，監理單位為江蘇育通交通工程咨詢監理有限責任公司。監理服務范圍包括：對應施工標段的路基、路面、橋梁、排水、交安、監控、照明、綠化及其他附屬配套設施等的質量、安全、環保、費用、進度、合同、創優及其他事項管理等監理工作及缺陷責任期監理工作。

為有效提高項目設計與管理建設體系，將BIM 技術作為示范項目，現已開展并做好BIM應用技術、策劃方案與圖紙設計每個環節的BIM 應用，而且施工過程中BIM 的項目建設管理已經得到有序進展。BIM 應用技術在施工過程中累積了豐富的經驗，這為項目后期運營管控做出了有力的信息依據，進一步推動項目BIM技術的應用。

2.2 設計BIM技術提升公路勘察設計品質

前期的項目設計是決定此次項目投資與施工質量的主要因素，前期項目策劃環節可有效控制項目的施工成本。應用BIM技術將公路勘察設計工作做到位，盡可能降低在施工運行中所產生的事故，有利于此次項目質量的提高。

2.2.1 三維數字化勘測提高勘測效率和精度

由于傳統的公路全線長且精度高，導致后期容易產生一系列變更問題。選取新的勘察技術為有效提升并優化項目勘測的管理體系與現代化水平。經過測量技術的不斷發展，數字化勘察手段是作為高效測量方案之一。此次項目由無人機檢測得到的三維地形與BIM技術進行有效結合，取得全線三維實景建模，將三維地質模型建立好，為達成數字集成管理方案，對于公路勘測技術可有效實現數字化、自動化、信息化以及智能化發展做出有力的支撐。

2.2.2 三維方案設計提高方案分析和決策能力

在整個項目中，能夠直接影響項目投資與具體實施的重要環節是方案設計。選取恰當的道路線形是作為整個項目的關鍵，不僅僅要確保線形的美觀、和環境的匹配程度，而且還要滿足地質需求以及控制到最低成本。傳統的CAD技術面對問題時很難進行綜合處理，往往會因考慮不周而致使線形設計不規范等問題，如果前期發現及時并立即整改，依舊會對后面一系列的工作增加難度。BIM技術則不同，主要依據三維模型，工程數據較完整，信息完全真實性，處于三維空間時具有計算分析功能，使用CIS可以建立地形信息模型，且帶有地質信息。所以，通過BIM與CIS技術中優良性能與計算分析性能，能夠處理好道路線形的決策和評價優化現象。

2.2.3 基于BIM的協同設計減少對接不暢導致的質量問題

在傳統設計中，信息傳遞的丟失、延后直接影響設計質量?；诎l達的互聯網技術與BIM 技術結合，一個模型可接收多個專業不同的設計人員共同進展，達到有效地實時對接。

2.2.4 三維設計校審減少設計錯漏碰缺

基于BIM 模型展開設計校審與三維協同會簽審核，能夠較好的完成校審體系的數字化管控，確保校審流程數據的全面性輸送。對于施工圖的具體設計環節，還能利用數字技術的三維可視化技術、4D 施工模擬技術以及碰撞檢查技術等方案，能夠有效輔助設計人員發現問題、迅速處理因碰撞、凈空不足造成的一系列問題，降低現場返工，進一步減少了濫用資源現象，能夠及時統計好工程量，降低建設資源損耗，設計質量得到顯著提升（見圖1）。

圖1 互通排水碰撞檢測示例圖

3 建設過程數字化管理

在傳統的施工流程中，因圖紙以及更改進度計劃等因素導致項目延期、建設標準不規范、不合理的管理模式、需要再次返工等現象，致使這種問題發生的關鍵是管理人員僅憑借經驗之談開展溝通和管控。此項目通過BIM工程數字化技術進行全過程精細化統治，有利于成本、質量等工程項目階段的提升，也為后期數字資料奠定了堅實的基礎。

3.1 BIM數字化技術提高施工仿真和優化效率

與傳統相對比，運用BIM 技術進行公路建設的仿真模擬試驗能夠擬化出更為真切的地質環境，根據數字孿生這一技術對較重要的施工工藝展開虛擬模擬，在現場建造開始前做好預判以及前期完善工作，大大降低了施工過程中潛在問題的發生。此次項目利用三維數字化進行一系列的空間布置模擬，在真實情景下施工場地滿足了標準規劃與集成化管理，為順利完成現場運輸道路做出來有力支撐（見圖2）。

圖2 項目施工場地布置優化示意圖

3.2 數字化管理提高施工過程的資源管控

在建設的整個過程中會產生很多數據與資料，以往的施工流程管理主要分為紙質文檔與線上兩種管理模式，與現場實施項目銜接不上，極易發生管理資料和現場施工不符，引發數據編改，導致數據內容不準確；施工中物料沒有得到嚴格的管理，優質物料與場地標準化管控很難實現；不能立即轉達調整施工計劃的有關信息，很難利用三維可視化展開直觀了解。在整個施工中利用BIM 數字孿生模型進行安全質量以及成本進度監管，促使施工過程資源管控和數字模型進行有效結合，利用數字模型進行現場工程預判，監管好質量問題與具體的資金流情況，施工流程中資源管理得到了大大提升。

3.3 數字化交付提升項目竣工交付成果

項目進行竣工交付時，利用數字化交付成果對整個項目展開進一步施工質量的復查工作，依據BIM 數字化成果進行竣工核算，可有效提升項目竣工核算的精確度及效率。通過數字化竣工交付成果，能夠帶來項目策劃與施工整個流程的統一數據信息，還能與BIM可視化模型展開有效結合，將為后期業主維護帶來了可靠數據。

4 基于BIM和大數據的運維管理

公路項目在運維管理環節具有很大的數據信息量及繁雜的管理流程。傳統的管理模式為人工管理，無法進行高效儲存資料與快速查詢模式，經常致使資料丟失、輸送信息滯后、不便于查詢和探析，對資料數據不能規范化、有序管理，項目建設整個流程的信息庫，有利于建設流程的資料信息進行統一分類儲存。而且還可以利用數據儲存模式保存建設流程中引發的大量資料，記載資料儲存方位與資料更改流程，還能通過計算機檢索功能開始快捷搜索。施工開始后做好項目建設信息庫的工作，為有效管理整個項目流程的資料信息。

利用BIM技術、GIS技術和互聯網等大數據技術進行相互關聯，通過移動數據獲取道路交通設施情況與公路環境氣象狀態信息，能夠產生對于BIM與大數據數字化資產及運營管控體質。并將此連接到項目建設方的養護信息體系中，能夠完成養護信息一體化，便于儲存、管控、互換共享、探析與運用，是養護決策方提供的有力支撐，進一步提高了養護決策的規范成果（見圖3）。

圖3 基于BM和大數據的項目運營管理示例圖

5 項目數字化品質工程建設保障措施

5.1 加強組織領導，組建數字化實施團隊

項目在建設過程中涉及很多參與方，想要統一進行管理、實施流程規范化，推進數字化技術在此次項目中的應用，需要在項目開始前策劃一個可靠的計劃流程，建立BIM 組織實施部門。將組織機構進行詳細分工，為保證BIM技術應用能夠順利進展。

5.2 專項資金保障

此次項目通過BIM技術提高工程造價再將其加到項目建設成本中，留有專業財政資金，為培養工程技術人員與建立BIM管理體系、順利運行及后續的升級改造等工序。

5.3 建立BIM實施流程和標準

項目開始前制定標準的工作流程與規范，進行統一管控BIM 應用技術，確定BIM 應用點及重要環節BIM 技術應用的詳細內容，規定項目級BIM規范化實施，引導并規范此項目的各個參與方在實施BIM 中的模型號、權限設置以及對象參與化等有關技術流程，有效提升各個參與方的BIM 項目實施效果（見圖4）。

圖4 項目模型文件命名和組裝原則流程圖

5.4 建立BIM成果審查機制

依據攻關行動建立較為完善的BIM 成果管理體系，對于統一模型與圖紙、創建模型是否達到BIM 規范化需求等。將項目BIM 成果審核表做好再上交給有關單位進行調整處理，處理好之后開始二次審核，直到所有意見解決好即可。

6 結語

品質工程是作為建設公路最關鍵、也是今后堅持努力的發展目標，對于不斷改進技術與管理技術，提高并優化項目勘察設計過程中的科技含量，是完成品質工程的必經之路。依據BIM技術進行工程數字化技術的探析與應用，是通往公路工程建設的有力途徑。本文將通過數字化技術去處理建設項目設計與施工流程中產生的問題，進一步提升公路工程的建設品質，實現項目統一管理制度。作為新理念的BIM技術及管理體制對后期整個交通行業的生產手段一定會有顯著提升，促進整個公路項目建設和交通行業的有力發展。