BIM技術(shù)在高速公路工程建設(shè)中的應(yīng)用分析

賈立

（山西省交通新技術(shù)發(fā)展有限公司）

1 引言

在高速公路工程建設(shè)中，為加強(qiáng)工程項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量和安全管理，促進(jìn)工程項(xiàng)目建造效益的提升，必須采取有效措施，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的管控。通過(guò)借鑒BIM 技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用成果和經(jīng)驗(yàn)，以及信息技術(shù)的迭代發(fā)展，在以高速公路建設(shè)為主要內(nèi)容的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，積極引進(jìn)BIM等新興技術(shù)，以期提高高速公路工程的建設(shè)質(zhì)量，加強(qiáng)安全管理和成本管理，降低建造成本，提高資金利用效率。BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅僅由于國(guó)家與行業(yè)的政策推動(dòng)，更是由于BIM自身超強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。工程建設(shè)行業(yè)經(jīng)歷了人工繪圖、CAD 輔助設(shè)計(jì)階段，再到現(xiàn)在的三維可視化建模，BIM推動(dòng)了工程建設(shè)行業(yè)的技術(shù)革命（見(jiàn)圖1）。

圖1 建筑模型示意圖

2 BIM技術(shù)的概念與特征

2.1 BIM技術(shù)的概念

BIM 的全稱(chēng)是Building Information Modeling，即建筑信息模型。在工程項(xiàng)目的具體應(yīng)用中，可通過(guò)BIM 創(chuàng)建三維模型，并基于可視化數(shù)字模型，構(gòu)建整個(gè)高速公路工程的全生命周期管理系統(tǒng)，具體包括有工程建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工、管理等要素，為工程項(xiàng)目的全面管控搭建了技術(shù)平臺(tái)，有利于推動(dòng)項(xiàng)目的順利開(kāi)展。BIM模型是完整的信息數(shù)據(jù)模型，基于模型平臺(tái)，可收集工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中不同階段、不同時(shí)期的工程信息、數(shù)據(jù)、資源，并將這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成分析、管理、處理，便于工程項(xiàng)目各參建方的協(xié)同使用。與此同時(shí)，通過(guò)三維數(shù)字技術(shù)模擬建筑物的真實(shí)信息，并將所有數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)一，為工程項(xiàng)目施工工作的有序開(kāi)展打下基礎(chǔ)[1]。

2.2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

目前，在工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，采用了很多系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)之間彼此不能相互連接與通信，仍處于信息孤島的狀態(tài)。各個(gè)管理系統(tǒng)中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)僅用于單點(diǎn)項(xiàng)目，沒(méi)有形成歷史數(shù)據(jù)文件，難以被二次利用。高速公路建設(shè)所涉及的數(shù)據(jù)量大，維度眾多，僅僅是進(jìn)行信息化建設(shè)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有許多方面的問(wèn)題亟待解決，如信息如何收集、處理、存儲(chǔ)、查詢(xún)、展示、統(tǒng)一等。但隨著B(niǎo)IM技術(shù)逐步轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行業(yè)，從行業(yè)到企業(yè)，都逐步對(duì)BIM技術(shù)有了全新的認(rèn)識(shí)，了解到BIM技術(shù)不僅可以應(yīng)用在建筑行業(yè)，更可以支持大型、復(fù)雜基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程。BIM技術(shù)在提供可視化模型的基礎(chǔ)上，還可以存儲(chǔ)或鏈接工程項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等階段所產(chǎn)生的大部分?jǐn)?shù)據(jù)。同時(shí)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)檢索與加工，又能從模型中導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃信息、設(shè)計(jì)信息、施工信息、養(yǎng)護(hù)信息的可追溯。

BIM 技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行業(yè)展現(xiàn)出了強(qiáng)大的可視化與數(shù)字化優(yōu)勢(shì)。BIM可視化技術(shù)支持現(xiàn)實(shí)世界與電子虛擬空間的數(shù)字孿生，可實(shí)現(xiàn)兩者之間的物理參數(shù)信息互動(dòng)，其數(shù)據(jù)的唯一性支持了多單位、多設(shè)備、多材料之間的設(shè)計(jì)協(xié)同。同時(shí)，除了進(jìn)行效果展示和生成報(bào)表，BIM可視化應(yīng)用更重要的是在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，為各參建方溝通、討論、決策提供精準(zhǔn)直觀(guān)的數(shù)字模型場(chǎng)景。由此衍生的各類(lèi)施工模擬動(dòng)畫(huà)，可系統(tǒng)、形象地演示工程建設(shè)內(nèi)容和過(guò)程[2]。

3 BIM 技術(shù)在高速公路工程建設(shè)中的應(yīng)用策略

BIM 技術(shù)可以滿(mǎn)足高速公路工程建設(shè)的需要，將其用于工程施工能取得良好效果，有利于確保工程質(zhì)量和效益。但部分建設(shè)單位對(duì)BIM認(rèn)識(shí)不足，不能重視數(shù)字化工作，未能結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)具體要求使用BIM 技術(shù)，施工建設(shè)方案不科學(xué)，沒(méi)有對(duì)高速公路工程建設(shè)進(jìn)行全過(guò)程管理，造成項(xiàng)目不能順利開(kāi)展，如期交付。

3.1 對(duì)臨建場(chǎng)地設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)的推演優(yōu)化

高速公路線(xiàn)路較長(zhǎng)，空間跨度大，在現(xiàn)實(shí)中很難直接呈現(xiàn)。通過(guò)BIM技術(shù)，建立場(chǎng)景模型、臨建模型和機(jī)械設(shè)備模型等，利用BIM 可視化的特點(diǎn)，可以直觀(guān)展示項(xiàng)目的地理坐標(biāo)、臨建選址、布局方案，以及與周邊環(huán)境的融合，指導(dǎo)臨建前期規(guī)劃、場(chǎng)地精準(zhǔn)布置，并根據(jù)臨建施工組織方案，提前進(jìn)行虛擬施工部署、資源調(diào)配和進(jìn)度管控動(dòng)態(tài)演示，清晰表達(dá)管理人員的各種需求，一次性生成最優(yōu)方案[3]。

3.2 針對(duì)危、大、雜、難的工藝工序進(jìn)行仿真模擬

BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目施工前期的技術(shù)交底和質(zhì)量安全管控。BIM 可視化表達(dá)形象、高效傳遞了關(guān)于質(zhì)量安全的工藝工序信息，方便施工人員提前了解施工方案、熟悉工序流程，掌握工藝難點(diǎn)，能夠起到指導(dǎo)施工的作用。應(yīng)用BIM 可視化技術(shù)結(jié)合漫游動(dòng)畫(huà)，實(shí)現(xiàn)三維可視化技術(shù)交底，提升施工質(zhì)量，保證施工安全。

3.3 BIM 可視化技術(shù)結(jié)合信息化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能化建設(shè)協(xié)同管理

施工單位定期進(jìn)行全線(xiàn)無(wú)人機(jī)航測(cè)，實(shí)時(shí)獲取施工現(xiàn)場(chǎng)的影響資料，利用BIM+GIS 軟件比對(duì)前后工地場(chǎng)景的模型，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握項(xiàng)目進(jìn)度。在此基礎(chǔ)上，引入時(shí)間維度、成本參數(shù)等，針對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目形成多維度進(jìn)度管控，并將數(shù)字化進(jìn)度信息導(dǎo)入?yún)f(xié)同管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各參建方、各業(yè)務(wù)部門(mén)的協(xié)同統(tǒng)一管理。

3.4 實(shí)現(xiàn)對(duì)工程建設(shè)的動(dòng)態(tài)控制

隨著高速公路工程建設(shè)項(xiàng)目的推進(jìn)，參建單位和施工人員也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，項(xiàng)目數(shù)據(jù)和相關(guān)信息也越來(lái)越多。利用BIM 技術(shù)建立智能化、數(shù)據(jù)化模型，隨著項(xiàng)目施工的推進(jìn)，模型數(shù)據(jù)信息也會(huì)不斷更新，便于項(xiàng)目管理人員及時(shí)了解、掌握項(xiàng)目不同時(shí)間、不同階段的基本情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路工程建設(shè)的動(dòng)態(tài)控制。

3.5 在安全管理中的應(yīng)用

安全管理是高速公路工程建設(shè)的關(guān)鍵要素。為提升安全管理水平，項(xiàng)目開(kāi)始前，可應(yīng)用BIM 技術(shù)構(gòu)建可視化模型，全面、準(zhǔn)確預(yù)估施工中可能出現(xiàn)的安全隱患，并做好解決預(yù)案。同時(shí)，利用項(xiàng)目的可視化模擬，還可以評(píng)估項(xiàng)目建設(shè)方案的可行性，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)反饋，做好預(yù)案，不斷模擬驗(yàn)證、優(yōu)化方案，確保建設(shè)工作的順利進(jìn)行。同時(shí)，利用BIM技術(shù)還能識(shí)別施工現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)控，避免安全事故的發(fā)生，確保高速公路現(xiàn)場(chǎng)施工秩序處于良好狀態(tài)。

3.6 在成本管理中的應(yīng)用

在工程項(xiàng)目的成本管理中，利用BIM技術(shù)打造一體化信息管理系統(tǒng)，進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)模擬和數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建，將工程量、施工成本輸入管理系統(tǒng)。通過(guò)BIM技術(shù)，根據(jù)施工進(jìn)度，可精確計(jì)算出項(xiàng)目每月、每周，甚至每天的人力、物力消耗，有效幫助管理人員合理分配工程資源和場(chǎng)地，調(diào)配工程進(jìn)度計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)分項(xiàng)進(jìn)度合理搭接，縮短工期，提高資源利用率，節(jié)省資源供給[4]。

3.7 用于方案的碰撞檢查與優(yōu)化

在以往利用CAD圖紙進(jìn)行管理的設(shè)計(jì)模式中，并沒(méi)有真正重視方案中各專(zhuān)業(yè)的碰撞沖突，即便在深化設(shè)計(jì)中開(kāi)展了這項(xiàng)工作，也由于各專(zhuān)業(yè)間的不了解，導(dǎo)致溝通效率不高、協(xié)調(diào)效果較差。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)各個(gè)平面圖中的標(biāo)高及位置節(jié)點(diǎn)，按照經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行各專(zhuān)業(yè)間的沖突檢查。雖然會(huì)針對(duì)關(guān)鍵位置繪制細(xì)部圖，但很難全面、系統(tǒng)地解決各專(zhuān)業(yè)在設(shè)計(jì)上的沖突。而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用，三維設(shè)計(jì)取代了二維平面設(shè)計(jì)，在同一個(gè)參數(shù)化模型中，所有專(zhuān)業(yè)的信息都能被可視化、直觀(guān)體現(xiàn)。即便各專(zhuān)業(yè)之間互相不了解，也可以通過(guò)真實(shí)尺寸建模，在模型中依據(jù)其他專(zhuān)業(yè)的條件開(kāi)展本專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，避免二維圖紙表達(dá)的局限性。BIM 技術(shù)的碰撞檢查與優(yōu)化使管理人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程的安全隱患和技術(shù)缺陷，快速解決問(wèn)題，大大提高了工程的安全性、可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)今工程建設(shè)的信息化進(jìn)程中，因?yàn)锽IM技術(shù)可視化、參數(shù)化、可模擬性等更直觀(guān)形象、即時(shí)準(zhǔn)確的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)實(shí)踐。高速公路建設(shè)項(xiàng)目著力實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)在建設(shè)期的落地應(yīng)用，不斷加強(qiáng)對(duì)BIM可視化等技術(shù)的應(yīng)用與研究，以便更好地輔助工程施工，最終促進(jìn)高速公路工程建設(shè)質(zhì)量和效益的提升。