BIM技術在高速公路機電工程中的應用

王軍

廣東飛達交通工程有限公司 廣東 廣州 510525

我國基礎設施建設中，高速公路工程成為重要組成，能夠代表行業發展的最高水平。信息化、數字經濟的快速發展，國家推出新基建政策，為了確保項目進度管控效果，加強項目質量，需要在高速公路機電工程中應用BIM技術，對項目建造過程實行全過程、動態化監管。利用模型與數據，充分發揮出BIM技術的優勢，從而提升公路工程建設的信息化水平。

1 BIM技術概述

BIM技術是按照項目工程的數據，建設三維建筑模型，直觀表現出項目建造全過程的信息，為施工企業提供參考依據。將BIM技術應用到機電工程中，能夠對項目全過程進行完善，統一規劃建造過程，確保各單位擁有統一的參考平臺，既可以提升工程項目建設水平，還可以降低項目交接糾紛率。此外，BIM技術聯合數字信息建模，通過三維模型展現出項目信息，使參建方掌握高速公路的建設成果。所以，BIM技術可以保障項目建設的協調性，還可以利用動態化數據，提供各環節參考依據，保證后期工程數據的準確性。

針對BIM技術的特點，主要如下：第一，可視化：在BIM技術中，可視化屬于重要特點，通過均能工具實現可視化設計、施工、管線碰撞、設備操作，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，維護施工質量與安全。第二，一體化：一體化特征，主要是整合各專業施工內容，將其融入到同一個建筑信息模型中，實現全生命周期的管理，加大各專業的關聯性，從而提升施工效率與質量。第三，參數化：BIM技術的參數化特點，通過BIM技術建立模型，調整建筑信息模型的參數值，可以保證模型的新穎性，為施工作業提供專業指導。參數化設計中，建筑信息模型可以維護不變參數。第四，仿真性：在BIM技術中，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，能夠對施工方案進行仿真優化，自動計算建筑的工程量，通過對施工內容的仿真模擬，可以消除施工沖突。如圖1所示。第五，協調性：協調性特征，涉及到設計、成本預算、工程進度、運維等。比如運維協調，可以對管理建筑空間、隱蔽工程、施工設備、消防應急進行協調化管理，提升建筑運維水平[1]。

圖1 BIM技術的施工模擬

2 高速公路機電工程系統的組成

2.1 供配電系統

高速公路運營，必須獲得電力資源的支持，所以供配電系統屬于重點內容。維護供配電系統的建設質量，能夠為各部門提供電力能源。供配電系統組成，涉及到高壓供電模塊、低壓供電模塊，以上模塊的協調運行，可以提升供配電系統運行效益，為高速公路運營提供動力。

2.2 收費系統

在機電工程系統中，收費系統屬于重要組成，不管是人工收費站，還是ETC收費車道，均要有收費系統支持。、高速公路收費系統的運行，涉及到計算機系統、監控設備、遠程對講機，同時包含收費通道、收費站、收費中心。由各部門協調配合，可以快速計費、扣費通行的車輛。

2.3 通信系統

在高速公路中，通信系統的作用顯著，具備傳輸圖像、數據、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，保障高速公路運營的安全性。

2.4 監控系統

在機電工程建設中，監控系統能夠對高速公路各路段進行實時監控，為交通擁堵疏散、事故處理提供依據。在監控系統中，要關注路面監控系統，對高速公路干線進行監視，確保管理部門掌握交通狀態，維護高速公路運行效益。

3 BIM技術在高速公路機電工程中的應用

3.1 機電工程設計

在設計機電工程時，通過應用BIM技術，可以實現異地辦公設計、多專業協同設計，維護機電工程的質量。

第一，初步設計：利用可視化功能，展示項目的三維設計圖紙，掌握不同工序的設計對象，可以及時發現不良問題。注重初步設計的優化，降低設計變更率。在BIM平臺上，能夠對線路的時間、空間安裝進行模擬，掌握關鍵性節點的操作要點。分析機電設備的尺寸、標高，能夠對施工方案進行優化。

第二，二次深化設計：聯合二維施工圖紙，通過BIM技術建設設備數據模型，自動以各項參數，建立工程的進度、成本、質量模型，多方位檢查工程的設計可行性、做好二次深化設計。

3.2 質量控制

機電工程的質量管控，會面臨距離不規范、交叉碰撞等問題，影響管線鋪設質量。為了維護工程建設質量，要保證BIM技術的合理化使用，調整碰撞檢測，實現綜合化管理。

第一，碰撞檢測：應用三維模型功能，可以檢測碰撞問題，并且形成沖突報告，顯示出沖突位置，調整工程設計方案。如圖2所示。

圖2 BIM技術的碰撞檢測

第二，優化綜合管線：在碰撞檢測中，調整不同專業、系統的位置，符合施工作業的要求。機電系統結構中，涉及到大量管道、設備、線路，導致公路空間的占用大，因此合理布置管道、設備、線路，降低設計變更。優化管線時，要遵循專業規范要求，對不同系統、構件的距離進行調整。優化綜合管線時，可以應用以下措施：其一，當管線線路、標高存在矛盾時，則要細化調整。其二，在有限空間內，如果管線分布不合理，比如過于分散或密集布置時，也要進行優化調整。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。施工現場的安裝順序、技術工藝，如果影響到機電設備管線，則要做好優化調整[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技術管控成本，自動計算工程量，更新和共享成本數據，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、模型的數據進行高度化集成，以時間為參考，建立成本信息、數據的關系，保證項目方可以動態查詢工程量。在查詢工程量時，可以設置自定義的查詢條件，比如工程進度、構件類型。利用BIM平臺、查詢條件，自動計算和導出工程量信息，追溯成本數據。

第二，資源管控。通過應用BIM平臺 ，分析不同時間的人工、材料、設備的消耗成本，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。

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

第四，多算對比。在建設機電工程時，利用BIM平臺獲取實際資金、計劃資金的數據，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、某專業的資源消耗量，使項目部掌握預算成本、中標價的落實情況。

第五，采購成本管控。施工建設中，項目部利用成本數據的共享功能，向采購部、財務部、技術部分享成本信息，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，優化配置勞動力，提升施工效率。在測算作業中，利用BIM模型計算工程量，聯合多專業施工效果，保證工序和工日計算的準確性。遵循進度計劃，做好勞動力數量的優化安排。

3.4 進度管控

機電工程進度管控時，包含多專業協同施工，會加大進度控制難度，延誤工程周期。然而在BIM技術支持下，能夠對工期進度進行高效化管控，維護各方施工的協調度。

第一，施工模擬。機電工程建設進度的影響因素多，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，使各專業掌握安裝操作要點。在技術交底過程中，施工方觀察模擬圖，明確現場安全隱患，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點的進度，對計劃進度實際進度進行比較，可以實現季度計劃到動態化管控。

第二，工期優化：在BIM平臺上，可以錄入機電工程計劃的各項參數，確保項目部可以查詢每節點的工程量，制定合理的進度計劃。按照工期進度，優化資源供給，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，必須遵循質量安全第一的原則。施工企業應當加強安全意識，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，按照施工現場的平面布置，劃分為辦公服務區、加工存儲區、施工區，不同區域的內容、功能不同，存在的安全問題也不同。通過BIM技術，可以布置施工場地，將設備設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。在施工區域布置時，注重機械設備停放區的設置，集中管理設備機械，以滿足工程需求。

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

第三，虛擬應急演練：BIM技術具備虛擬化特點，可以模擬出現場環境，開展應急事故演練，建設虛擬空間，模擬突發事件、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活動中，BIM技術的應用價值線組合，通過技術的信息化、可視化優勢，建設數字化培訓數據庫，可以形成模擬環境，確保施工人員掌握施工技術，掌握設備使用技巧，強化員工的施工意識，既可以確保安全教育效果，還可以降低培訓成本。

3.6 項目后評價

在機電工程建設中，需要評價項目的建設成效。項目后評價，是立足于項目目標、執行過程、經濟效益等，做好系統化總結。在應用BIM技術時，基于3D立體模型，增設時間維度，通過比較實際施工結果，能夠準確計算施工的計劃偏差、變更等內容，回顧性分析現象成因，客觀評價工程建設的各個環節，能夠為后續工程建設提供參考。

4 結束語

綜上所述，開展高速公路機電工程施工時，應用BIM技術的優勢比較多，能夠保障工程建設質量。為了為BIM技術應用效果，應當立足于實際情況，賦予不同子系統功能。現代技術的快速發展，施工人員總結BIM技術應用內容、方法，優化機電工程設計，做好質量、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量，維護整體項目的安全性。