基于BIM技術的高速公路施工管理研究

摘" 要：我國高速公路建設正快速發展，但傳統管理模式難以應對新挑戰。建筑信息模型（BIM）技術作為一種數字化工具，通過建立三維模型和信息庫，提高信息協同共享能力和建設效率，特別適用于復雜工程。在高速公路工程規劃、設計、施工和運維等各個環節，采用BIM技術進行信息化改造，是亟待解決的問題。該文對BIM技術在高速公路建設管理中的應用進行探索，旨在通過構建信息化模型和綜合管理平臺，提升施工管理效率和安全水平，提出改進方案，推動BIM技術在建筑工程領域的進步。

關鍵詞：建筑信息模型（BIM）技術；信息協同共享；施工管理；高速公路；三維模型

中圖分類號：U411" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）08-0188-05

Abstract： China's highway construction is developing rapidly， but traditional management models are difficult to cope with new challenges. As a Digital tools， Building Information Modeling （BIM） technology improves information collaborative sharing capabilities and construction efficiency by establishing three-dimensional models and information bases， and is especially suitable for complex projects. In all aspects of highway engineering planning， design， construction， operation and maintenance， using BIM technology for informatization transformation is an urgent problem to be solved. This paper explores the application of BIM technology in highway construction management， aiming to improve construction management efficiency and safety level by building an information model and comprehensive management platform， propose improvement plans， and promote the progress of BIM technology in the field of construction engineering.

Keywords： Building Information Modeling（BIM） technology; collaborative information sharing; construction management; expressway; 3D Model

近幾年，我國高速公路建設迅速發展，成果顯著。隨著項目的不斷推進，對施工和監理工作的要求也越來越高。傳統的技術手段和管理模式難以適應在設計階段進行的海量數據收集和整理、建設階段的管理難度增加、運行中的信息交互不暢等新問題。

建筑信息模型（簡稱“BIM”）技術是一種用于工程設計、建造和管理的數字化工具[1]。BIM技術具有三維可視化、參數化建模、仿真分析和協同設計等功能，適于指導結構復雜，立體交叉施工和施工場地有限的工程項目。BIM技術通過建立施工模式，可以對不同層次、不同階段的施工數量進行快速統計，能夠準確地顯示出道路建設各個階段的各類信息，從而極大地提高了對施工效率的預測以及對施工進度的準確把握[2]。

隨著信息技術的發展，高速公路建設項目的信息化改造勢在必行。針對規劃設計、施工建設到運營養護全過程中存在的諸多問題，采用新型的工程管理方式和技術方法，建立適合我國國情的高速公路施工管理體系，是當前我國高速公路建設急需解決的重大問題。BIM技術在高速公路施工管理中展現了顯著的潛力，但現有技術仍存在局限性。為了提高效率和安全性，需要創新和改進。BIM技術可通過對項目進行3D數字化建模，并為其提供完整的工程信息，將不同施工階段和工序的資源數據進行關聯，從而提高了參與各方的信息協同共享能力，促進了建設生產效率的提高[3]。

本文旨在探索在高速公路建設過程中，BIM技術的創新性的運用。它是一種以BIM為基礎的信息模型，同時也是一種集成式的管理平臺。它可以幫助我們更好地解決目前的問題[4]。通過深入分析和實證研究，為高速公路施工管理提供可行的解決方案，推動BIM技術在建筑工程領域的進步，以促進施工管理效率和安全水平的提升。

1" 高速公路施工管理模式和信息化研究分析

1.1" 高速公路建設內容

高速公路是我國重要的基礎設施建設項目，伴隨著國家經濟的迅速發展，我國的基建規模不斷擴大，高速公路、橋梁等工程也在迅速增加。高速公路橋梁建設有別于其他建設項目，具有較強的專業性和特殊性。傳統的高速公路項目管理模式不再適應當前社會經濟的發展需求。因此，基于企業的實際情況，結合工程項目管理的發展方向和相關管理環境，需要對組織進行改革，建立一個合理的管理計劃[5]。

1.2" 高速公路建設施工管理現狀

我國建筑企業長期致力于鐵路、公路、機場等交通建設，在取得前所未有的發展同時，項目管理方面仍面臨理論與實踐結合度不足、矛盾與沖突等問題。主要體現在以下幾個方面。

第一，我國高速公路建設中存在管理模式與發展步伐不協調、理念陳舊的情況。盡管建筑行業發展迅速，但由于起步較晚，部分企業仍沿用過去的管理理念，導致管理體系滯后、缺乏創新。

第二，我國高速公路工程項目管理體系存在規范不足和制度不完善的問題。缺乏明確的管理制度和有效的監督監管機制，導致責任劃分不清晰，很難有效管理和協調項目中的利益、權利和責任關系。

第三，目前，我國高速公路經營管理工作中，管理人員的專業化程度較低。在高速公路建設項目中，成本、進度、質量是3個重要的管理因素。高速公路項目管理是一個規模巨大、形式多樣的復雜網絡體系，對其進行高效的分類與歸納，對其所需的專業技術與知識也提出了更高的要求。但是，由于各個施工企業的業務素質高低不一，所以在管理上也存在著很大的差別。

第四，我國高速公路工程項目信息溝通協調機制不夠完善。在高速公路工程項目中，各個單位和部門需要協調合作，形成一個協同系統。然而由于各種原因，項目相關主體之間的信息溝通存在障礙。

第五，我國建筑業普遍對人才培訓模式不夠完善和重視不夠等問題。在當今時代，企業的生存和發展都離不開人才。但是，目前我國建筑業職工文化程度不高，專業理論水平有待提高，特別是對公路橋梁施工組織與管理的理論支撐不足。另外，有些企業在員工培訓、管理等方面也不夠重視。

1.3" 高速公路建設管理要點分析

高速公路工程項目涉及設計、建設和運營維護3個階段。設計階段關注道路選線和施工圖設計，建設階段包括駐地建設和各項工程建設，運營維護階段則主要涉及養護、應急管理和收費等工作[6]。每個階段都有其管理重點，介紹如下。

1.3.1" 項目設計階段

在高速公路建設項目的設計過程中，需要從項目策劃、調查到施工圖設計等多個學科交叉。項目規劃需多方參與，需進行全局性調研分析，周期長、投資大。

在勘察階段，需要獲取規劃線位，并收集地形、地質、氣象和水文等數據，考慮影響工程線位和結構設置的因素?？睖y的準確性直接影響設計和施工的順利進行。然而，傳統勘測方式效率低、浪費時間和資源，因此需應用GIS地圖、航空衛星等先進技術以提高效率和數據準確性。

1.3.2" 項目施工階段

在高速公路施工過程中，要加強安全、質量、進度和造價的控制。工程結構實體建筑所采用的材質對其工程質量有很大的影響，因此，要保證其工程實體的質量，就必須對選材進行嚴格的把關。機具機械的模式化使用使項目施工實現了機械化建設，要合理地選擇施工機具，既能提高生產效率，又能保證施工質量。

1.3.3" 項目運營維護階段

高速公路項目的運營管理注重保障道路運輸暢通，確保服務設施如加油站、停車場等良好運行。維護管理重點在于日常巡查和維護，包括保潔、維修保養，以及應對道路搶險和災害防治，以確保高速公路的暢通和安全。

1.4" 高速公路施工項目管理改革初探

我國高速公路及其規模在不斷擴大，這就給高速公路的施工質量與技術水平帶來了很大的挑戰。為了有效地提高公路工程施工的質量與水平，工程管理就成了至關重要的一環。

高速公路建設的內容很多，包括人員、材料、機械和工藝等，且高速公路的施工工期很長，其受氣候和環境等諸多因素的影響。在高速公路網建設中，要保證高速公路建設的質量和效率，就必須采取科學、高效的工程管理方法，才能對其進行有效的控制[7]。

2" BIM技術在工程建設項目施工管理信息中的應用

2.1" BIM技術在高速公路施工管理中的具體應用形式

2.1.1" 輔助建構三維模型

高速公路的施工需要多方面的條件，由于一般公路是直線結構，其建設里程遠、工期長，要求設計者對其所處的環境有足夠的了解，對其進行合理的設計。傳統的2D目標圖只能顯示建筑的關鍵部位及尺度要求，很難精確地表達設計意圖。如果管理者不能對其進行有效的控制，就會產生安全隱患，從而影響工程的實施。與之相比， BIM構建的可視化模型精度更高、表面結構更清晰，且可以將數據轉換成表面參數，便于管理者了解工程數量、安全程度，并對風險區進行精確分區。通過可視化的內容，管理者可以預先預見到安全問題，并做出相應的反應，為問題的解決節約了大量的時間。

2.1.2" 預判高速公路的風險等級

高速公路邊坡處于高地上，高差易造成土壤松散，影響邊坡的穩定性。根據不同的地質條件，選用合適的邊坡加固方法，保證邊坡的安全性。BIM技術也能在建設過程中，對安全管理各個環節進行有針對性的指導，使質量與安全控制手段標準化，并建立起預警機制[8]。

2.2" BIM技術在施工協同管理中建立協作平臺

施工協同管理是指在施工過程中，通過科學的管理方法和工具實現各參與方（如業主、設計師、總承包商、分包商和供應商等）之間的有效協作與協調，確保施工過程順利進行，達到預期的項目目標。BIM技術的應用目標是建筑全壽命期管理中各利益相關者的協同工作，可以使得鐵路建設縮短工期、節約成本、提高質量，通過科學的資料整合模式，讓各個利害關系方達到管理的同步性，降低失誤率，從而提升整體產業的生產率[9]。

2.2.1" BIM技術對提高建設項目管理水平具有重要意義

利用BIM技術仿真施工總控制計劃，可以清楚地顯示出施工階段所需要的資源分配和具體執行的步驟。因此，可以對施工資源進行合理分配，同時可以對施工計劃進行有效的引導和調整，及時發現和規避隱患，極大地提高了建設的可行性。與傳統的文件、報告相比，BIM技術將工程信息以更加形象的方式展現出來，便于使用者了解和把握。

2.2.2" BIM技術可推動行業信息化，強化建筑項目的精細化管理

利用BIM技術，將企業的管理規范、施工過程、質量要求等各種業務信息進行集成，使管理人員能夠方便地進行數據采集與分析，從而使管理工作的效率得到極大的提升。利用BIM技術進行信息分享，提高了工程交流的效率，同時對各個崗位的流程管理信息進行了及時的采集和集成，與企業的考評規范進行比較，能夠及時地發出預警和警示。BIM技術的運用，使得企業和項目層可以從多個視角進行工程信息的采集，從而達到從“結果”到“全程”的轉變。在此基礎上，通過對數據的存儲、分析與挖掘，構建BIM可重用性知識庫，提升 BIM應用價值，推動建筑工程精細化管理。

2.2.3" BIM技術能推動產業升級與創新

通過BIM技術在高速公路工程中的應用，實現了BIM技術與施工管理平臺和企業信息化的有效結合[10]。本項目擬采用BIM技術，通過對企業到項目、項目與項目、參與各方乃至各個崗位的協同管理，為項目的協同管理提供專業的數據支撐。運用該應用模型，將會打破傳統的管理方式，并提供全新的、革命性的管理方式。

這三者需要相互協調、共同作用，才能實現全面發展。BIM協同管理平臺基于BIM模型，整合了模型瀏覽、算量計價、質量管理和變更管理等功能，集成了成本、進度、質量安全和變更管理。平臺為各相關單位提供了協同工作環境，通過權限設置實現無縫協同，促進信息一致性和流轉，提高工程全生命周期的運行效率，避免數據干擾。在協同設計、施工和驗收方面，BIM技術通過建模、優化、監控和數據管理，確保設計合理性、施工效率和驗收準確性。

3" 南京—鹽城高速公路項目中BIM技術的應用價值分析

3.1" 南京—鹽城高速公路項目概況

南京—鹽城高速公路路基橋涵工程NY-TZ5標段主要結構物有主線特大橋1座（大垛樞紐主線橋）、大中橋5座、匝道橋8座，另涉及鹽靖高速公路拼寬既有橋梁拆除重建4座、線外橋1座、涵洞11道。南京—鹽城高速公路建成后將極大縮短南京與鹽城之間的通勤時間，在江蘇省高速公路網規劃中占有重要地位。

3.2" BIM技術在本案例中可利用價值

3.2.1" BIM技術的應用形式

在南京—鹽城高速公路工程建設階段，使用BIM技術建立了一個信息模型，搭建了一個集成的工程管理平臺，其中包括了施工前利用BIM技術建模、建立可視化模型等。

在本項目中選擇Revit作為建模工具。Revit廣泛應用于建筑、基礎設施和工程領域，提供強大的三維建模和可視化分析功能。施工管理人員可在模型中實時顯示施工狀態、已完成工作和待完成工作，從而監控施工進度和質量。利用Revit，能直觀展現高速公路設計方案，施工團隊可根據模型的幾何信息和特征，制定更有效的施工順序和進度計劃，避免交通干擾，減少施工沖突。為了更好地展示設計方案，利用Revit建立了一個高度可視化的三維模型。為實現建筑項目施工階段各個參與方的協同管理和信息共享，確保施工進度的管理水平，以BIM技術為核心，通過Revit的建模工具，利用BIM技術實現模型的渲染和可視化，完成建筑施工進度管理，并且數據管理可以通過統一的描述方式完成，保證信息的有效共享[11]。

為了使BIM能夠更好地引導施工，采用Revit構建現澆梁三維建模。在此基礎上，在施工之前對支護位置、施工機械線路等進行了優化，并對鋼管柱的設計長度進行了校核，并修正了圖紙上主要材料的計算誤差。并且把 BIM模型與工程技術相結合，形成一條“進度管理曲線”，對工程項目的“錯”“漏”“碰”“缺”等問題進行有效的指導[12]。同時，針對現有的鋼筋模型建立困難，以及在建模時需要處理的大量節點的尺寸和位置信息，通過Revit API中建立鋼筋的功能，并與參數化造型思想相融合，形成一種簡潔、實用、準確的鋼筋的參數化生成方法和程序[13]。高速公路現澆箱梁（部分）模型如圖1所示。

3.2.2" BIM技術在本案例中的應用價值

在南京—鹽城高速公路項目管理中，BIM技術的應用價值有如下幾點。

1）協同設計與沖突檢測。南京—鹽城高速公路工程規模大，施工技術、施工工藝及工藝要求較高，BIM技術能夠促進各個設計團隊成員之間的協同工作。通過在統一平臺上創建模型，建筑師、結構工程師和機電工程師等可以在設計初期就檢測到可能存在的沖突，從而減少設計變更帶來的成本和延遲。

2）模擬施工，優化施工方案。在南京—鹽城高速公路的施工中，在工程施工初期利用BIM技術，對土地和構筑物進行規劃。在工程實踐中，運用4D施工模擬方法，分析了施工過程中發生的復雜和高風險的施工工藝，并提出了相應的對策和措施，對施工方案中的沖突點進行處理解決，減少成本從而提升施工效率。

3）施工可視化和安全管理。南京—鹽城高速公路項目建設過程中，在項目建設前期，BIM模型可以用于模擬施工過程，幫助項目團隊預先識別潛在的安全風險并制定安全措施。通過可視化施工進度和過程，可以更好地理解施工任務，提高施工工人的安全意識和管理水平。

4" 結束語

本文詳細闡述了BIM技術在南京至鹽城高速公路項目中的具體運用情況，對其在建設與管理中的作用進行了較為詳盡的闡述，并對其在工程建設中的作用進行了論證，表明BIM技術能夠有效地提高工程質量、安全、進度和成本等方面的控制，提高企業的經濟效益。

BIM技術通過構建一個全面的工程項目信息數據庫，實現了信息的協作與共享，同時也提升了建筑的生產效率；減少了成本和工期延誤，并增強了安全管理和風險控制。研究表明，BIM技術能顯著提升企業競爭力，縮短開發周期，并推動施工管理效率和安全水平的提升。因此，進一步創新和改進BIM技術，將有效解決現有技術的不足，促進我國高速公路建設的科學管理和持續發展。

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