高速公路BIM技術(shù)應(yīng)用與價值初探

文/鄭永亮、陳龍飛 山東格瑞特監(jiān)理咨詢有限公司 山東威海 264200

BIM技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于建設(shè)工程項目的勘察、設(shè)計、施工、運營、維護(hù)的整個生命周期中，具有方便各參與方協(xié)同工作和解決問題、減少信息轉(zhuǎn)換錯誤、提高工程質(zhì)量與安全、節(jié)約工程成本、縮短工期等優(yōu)點。但是，在國內(nèi)發(fā)展比較晚，尤其是在高速公路行業(yè)，仍然處于起步階段。國內(nèi)在高速公路建設(shè)中對BIM的應(yīng)用研究，主要集中于施工、運營、維護(hù)等管理階段。

1、BIM技術(shù)概述

BIM是建筑信息模型的簡稱，是土木工程、建筑學(xué)和工程學(xué)的新工具，通過計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)了建筑行業(yè)在科學(xué)技術(shù)方面的突破。BIM技術(shù)以工程相關(guān)基礎(chǔ)信息和三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成工程數(shù)據(jù)模型，通過數(shù)字化的形式體現(xiàn)項目設(shè)施和各項功效及特質(zhì)。BIM實際上是一個三維結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫最突出的特點在于內(nèi)容精細(xì)，細(xì)化到每個小構(gòu)件或者某一種材料。將BIM信息模型技術(shù)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(jìn)度。避免施工風(fēng)險具有非常重要的意義。

2、高速公路BIM技術(shù)應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)可視化應(yīng)用

1）BIM+GIS三維電子虛擬沙盤利用Civil3D將設(shè)計地形等高線生成三維曲面地形，導(dǎo)入Infraworks中進(jìn)行衛(wèi)星貼圖形成真實的地形模型，將BIM模型導(dǎo)入與GIS地形模型進(jìn)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(guān)系，發(fā)現(xiàn)項目施工的重點及難點工程。2）三維場布應(yīng)用于項目場站建設(shè)時，面臨土地資源緊缺，利用三維場布，進(jìn)行設(shè)備凈距計算及車輛掉頭等實際操作模擬并對原設(shè)計布局進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)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(chuàng)建過程中，再次對圖紙各節(jié)點各詳圖等進(jìn)行熟悉，發(fā)現(xiàn)并記錄圖紙說明沖突、建筑結(jié)構(gòu)不一致、標(biāo)注缺、錯、漏等問題，形成圖紙問題報告并提交，輔助項目進(jìn)行圖紙會審。4）施工工藝模擬將BIM技術(shù)與專項施工方案、施工技術(shù)方案結(jié)合，通過創(chuàng)建三維模型、模擬施工進(jìn)行方案優(yōu)化，通過三維施工動畫進(jìn)行模擬，更加直觀地表達(dá)施工方案，及時對方案做出優(yōu)化調(diào)整。將三維模型和交底要點相結(jié)合，以BIM模型為基礎(chǔ)，輔用BIM施工圖深化功能，圖文并茂地對即將施工的構(gòu)件單位進(jìn)行技術(shù)、規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等信息的明確，把施工要點在模型中突出表現(xiàn)，增加交底可讀性，使交底內(nèi)容更加清晰。讓工人更加深入地掌握本技術(shù)交底方案。

2.2 信息管控

BIM模型能夠轉(zhuǎn)換成XML文件，然后通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)信息輸送到系統(tǒng)，根據(jù)屬性差異、建設(shè)節(jié)點科學(xué)地對模型、作業(yè)段進(jìn)行分類、交互、組織或者3D展示等。根據(jù)施工情況和管理方向?qū)⒔ú?、進(jìn)度、質(zhì)量等數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入BIM模型當(dāng)中，以便對模型進(jìn)行完善。劃分項目信息類型時以信息管控為基礎(chǔ)，根據(jù)不同構(gòu)件的作業(yè)特征進(jìn)行科學(xué)分類。

2.3 工程量統(tǒng)計

高速公路建設(shè)過程中，路基土石方占整個工程造價相當(dāng)大的資金比例。目前許多二維軟件計算路基土石方數(shù)量，大多采用平均斷面法，但該方法計算粗略，數(shù)據(jù)量大，精度不高。PowerInroad軟件基于三維數(shù)字地面模型計算路基土石方數(shù)量，該方法的基本原理是根據(jù)實地測定的地面點的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）和已知的設(shè)計高程，通過生成三角網(wǎng)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(nèi)填方和挖方的土方量。該方法計算精度高于傳統(tǒng)的斷面法。通過軟件中“組件工程量”分析，可以直接導(dǎo)出填挖方和其他構(gòu)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(jìn)度管理

1）項目進(jìn)場前期受征地拆遷困擾，導(dǎo)致項目工期緊任務(wù)重。充分利用基于BIM技術(shù)的施工進(jìn)度管理，每月進(jìn)行編制當(dāng)月施工計劃，導(dǎo)入BIM5D端與BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時將進(jìn)度計劃派送至現(xiàn)場責(zé)任人處，現(xiàn)場施工完成后現(xiàn)場責(zé)任人在手機(jī)app端將實際進(jìn)度信息進(jìn)行填報，以周報形式對每周實際進(jìn)度與計劃進(jìn)度進(jìn)行對比分析，BIM模型可直觀的對計劃進(jìn)度與實際進(jìn)度進(jìn)行模擬。若發(fā)現(xiàn)項目控制性關(guān)鍵工程進(jìn)度落后，通過及時調(diào)配資源，加快施工進(jìn)度，保證項目工期。2）通過BIM系統(tǒng)實現(xiàn)對工程項目進(jìn)度的管控，將工程施工情況和狀態(tài)及時錄入系統(tǒng)中，就能將可能存在的問題顯現(xiàn)出來。施工單位根據(jù)提示即可在短時間內(nèi)制定有針對性的處理措施，確保建設(shè)項目的施工進(jìn)度。BIM模型訪問系統(tǒng)不受時間限制，可以隨時訪問工程計劃、施工狀態(tài)、竣工時間等，通過Web端實時查詢不同時間段內(nèi)作業(yè)進(jìn)展情況和工程參與主體等信息。

2.5 協(xié)同合作

通過BIM模型能夠模擬施工情況，具有較強(qiáng)的針對性，可以提高施工安全管理方案的科學(xué)性，有效降低安全事故發(fā)生率。在施工前，尤其是施工危險系數(shù)高的分部分項工程，將BIM模型以IFC等交換格式導(dǎo)入災(zāi)害模擬分析軟件，分析災(zāi)害發(fā)生的原因，制定防災(zāi)措施與應(yīng)急預(yù)案?？梢栽谀Ｐ椭心M突發(fā)情況，以便制定可行性較高的應(yīng)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(xiàn)。管理人員可以掌握工程進(jìn)展情況，使項目有序地開展。

但由于高速公路工程的復(fù)雜性，在設(shè)計BIM模型時往往需要涉及不同領(lǐng)域、專業(yè)的人員共同參與。以往，專業(yè)人員受時間、空間的影響，相互間的協(xié)同合作十分困難，現(xiàn)在通過BIM技術(shù)，可以打破這種約束，通過項目相關(guān)資源、數(shù)據(jù)和信息的實時共享，能夠提升模型的整體設(shè)計效率。

結(jié)語：

總的來說，BIM技術(shù)最大的優(yōu)勢在于不受時間和空間的限制，將數(shù)據(jù)信息全方位地可視化呈現(xiàn)，有助于企業(yè)間的合作與溝通，降低傳統(tǒng)模式中的錯誤率，確保高速公路工程按照計劃穩(wěn)步開展，降低安全事故的發(fā)生率，提高施工安全管理水平。BIM技術(shù)的應(yīng)用有效地改善傳統(tǒng)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(shù)，實現(xiàn)了安全隱患的預(yù)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(fēng)險。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，還會有更先進(jìn)的BIM技術(shù)應(yīng)用到高速公路施工管理中，為建筑施工帶來新的面貌。