BIM 技術(shù)在高速公路機(jī)電工程施工中的應(yīng)用研究

李鍘

（中鐵三局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，山西 晉中 030600）

0 引言

高速公路是重要的交通路段，需要合理對機(jī)電工程進(jìn)行應(yīng)用，提高公路的施工效率。BIM 技術(shù)對施工過程具有管控能力，在公路施工中具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，有助于對施工狀態(tài)進(jìn)行管控，提高施工方法的有效性。在BIM 技術(shù)的作用下，可以生成公路的動態(tài)模型，對機(jī)電施工狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，提高對施工信息的采集與分析能力，使高速公路施工能夠得到全面管理。

1 BIM 技術(shù)在高速公路機(jī)電工程施工中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 減少設(shè)計變更

高速公路施工過程較為復(fù)雜，涉及的施工地點(diǎn)和交叉作業(yè)較多，在設(shè)計過程中容易造成疏漏，需要在施工時對設(shè)計進(jìn)行變更，保障公路能夠順利施工。設(shè)計變更對施工過程影響較大，一旦變更不全面和變更不及時，則需要進(jìn)行大面積的返工，導(dǎo)致施工效率嚴(yán)重下降，會造成施工材料和施工費(fèi)用的增加，甚至導(dǎo)致無法按節(jié)點(diǎn)工期完工。通過BIM 技術(shù)，能夠?qū)υO(shè)計文件進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，提高施工設(shè)計的準(zhǔn)確性，降低設(shè)計變更的概率。同時，可以根據(jù)施工現(xiàn)場情況對設(shè)計實(shí)時調(diào)整，使施工問題能夠早發(fā)現(xiàn)、早解決，防止大量施工后在進(jìn)行返工，導(dǎo)致工期出現(xiàn)延誤。另外，還能夠?qū)ψ兏装l(fā)點(diǎn)進(jìn)行記錄，著重于對變更情況進(jìn)行分析，消除變更設(shè)計的影響因素，提高工程設(shè)計的合理性，使設(shè)計變更能夠得到控制。

1.2 促進(jìn)數(shù)據(jù)分享

高速公路施工由各個施工團(tuán)隊配合完成，團(tuán)隊之間需要展開溝通，確定施工的合作狀況，保障各段公路能夠?qū)崿F(xiàn)對接。通過BIM 技術(shù)可以搭建共享平臺，解決施工團(tuán)隊之間的溝通問題，使其能夠基于施工問題進(jìn)行探討，對施工過程的合理性進(jìn)行判斷。對于重點(diǎn)施工作業(yè)，需要對施工數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時共享，BIM 技術(shù)有助于實(shí)時共享的實(shí)現(xiàn)，確保施工團(tuán)隊能夠隨時進(jìn)行溝通，使施工團(tuán)隊具有良好的工作狀態(tài)。施工團(tuán)隊需要將每日的施工進(jìn)度上傳到BIM 管理系統(tǒng)，對日常施工情況進(jìn)行管理，便于監(jiān)管部門對施工進(jìn)度展開管理，確保各段施工能夠順利開展，對施工狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確地分析。施工數(shù)據(jù)是BIM 技術(shù)應(yīng)用的重要依據(jù)，需要做好施工信息的采集工作，加強(qiáng)對公路機(jī)電工程的管理效率，保障數(shù)據(jù)能夠精準(zhǔn)地進(jìn)行分享。圖1 為BIM 平臺。

圖1 BIM 平臺

1.3 控制施工成本

BIM 技術(shù)具有控制施工成本的作用，確保成本投入的合理性，避免造成資源的浪費(fèi)，提高對施工成本的利用率。高速公路施工過程中，需要使用大量的材料與設(shè)備，而且機(jī)械設(shè)備的使用具有較高的成本，需要在設(shè)備成本方面加強(qiáng)控制。在BIM 技術(shù)的作用下，可以加強(qiáng)質(zhì)量數(shù)據(jù)的管理，提高質(zhì)量監(jiān)管的嚴(yán)格性，使設(shè)備的使用得到合理組織，防止施工設(shè)備發(fā)生閑置的情況。高速公路施工需要以機(jī)電工程作為基礎(chǔ)，對施工組織方式具有嚴(yán)格要求，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備使用的質(zhì)量監(jiān)管，通過設(shè)備的使用降低資源的消耗，進(jìn)而降低節(jié)約施工材料成本。通過BIM 技術(shù)可以對成本風(fēng)險進(jìn)行把控，對成本損失的風(fēng)險環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，在施工前對成本進(jìn)行預(yù)算，對成本的預(yù)期投入情況進(jìn)行判斷，使成本風(fēng)險能夠得到全面控制。

1.4 確保施工安全

高速公路機(jī)電工程中，需要對安全問題引起重視，尤其是在使用機(jī)電設(shè)備，需要對使用流程進(jìn)行規(guī)范，確保施工過程的安全性。通過BIM 模型可以對施工過程進(jìn)行分析，對施工方案進(jìn)行判斷，確定機(jī)械設(shè)備的具體使用情況，指出施工過程中存在的安全隱患，及時采用相應(yīng)的解決措施，防止使施工過程中存在風(fēng)險[1]。同時，需要對技術(shù)劣勢進(jìn)行分析，使施工風(fēng)險能夠得到回避，并且對施工過程進(jìn)行模擬，確定施工風(fēng)險的具體影響，提高施工管理的有效性。BIM 技術(shù)能夠?qū)κ┕み^程進(jìn)行監(jiān)督，對施工安全狀況進(jìn)行判斷，為安全控制提供良好條件，提高施工安全應(yīng)對措施的合理性。BIM 技術(shù)具有全周期管理的功能，屬于一種信息化管理方式，能夠提高施工管理的效率，進(jìn)而保證施工過程的安全性。

2 BIM 技術(shù)在高速公路機(jī)電工程施工中的具體應(yīng)用

2.1 構(gòu)建工程模型

通過BIM 技術(shù)可以為高速公路建立工程模型，再由模型對施工過程進(jìn)行分析，需要準(zhǔn)確地對模型進(jìn)行構(gòu)建[2]。工程模型構(gòu)建較為復(fù)雜，應(yīng)對高速公路實(shí)際情況展開分析，確保施工現(xiàn)場的地形狀況，同時確定建模區(qū)域的具體位置，保證BIM 模型與工程實(shí)際相符。模型繪制過程中，需要注重模型元素的融入，對模型的細(xì)部進(jìn)行處理，為模型配置機(jī)電設(shè)備（MEP）組件，使后續(xù)設(shè)計得到充分準(zhǔn)備。工程模型采用3D 視圖的形式，使模型能夠在空間中進(jìn)行展示，提高工程模型的設(shè)計質(zhì)量，確保模型與項目能夠形成有效映射，保證模型構(gòu)建的真實(shí)性。模型構(gòu)建過程中，需要做好圖形的標(biāo)注工作，使模型具有精細(xì)化的外觀，提高對模型的辨識能力。構(gòu)建工程模型是BIM 技術(shù)的核心，模型的準(zhǔn)確性決定著施工的效果，因此需要對模型的構(gòu)建引起重視。

2.2 機(jī)電工程深化

高速公路模型組成較為復(fù)雜，包括道路、橋梁、隧道、設(shè)備等信息，需要將這些信息在模型中進(jìn)行體現(xiàn)，為機(jī)電工程的開展提供依據(jù)。以隧道施工為例，通過BIM 技術(shù)可以構(gòu)建隧道工程的模型，對隧道所處的環(huán)境展開分析，并且對隧道施工的風(fēng)險進(jìn)行考察。隧道施工涉及基坑、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等，需要通過BIM 模型對各部分結(jié)構(gòu)展開分析，對施工方案進(jìn)行深入探討，提高隧道對環(huán)境的適應(yīng)性。隧道施工需要使用多種機(jī)電設(shè)備，為了對機(jī)電工程進(jìn)行深化，需要做好隧道數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建，加強(qiáng)隧道工程與BIM 模型之間的聯(lián)系，通過模型對機(jī)電工程進(jìn)行監(jiān)督。機(jī)電工程對模型具有較強(qiáng)的依賴性，需要與模型緊密結(jié)合展開分析，提高模型運(yùn)用的可靠性，確保對機(jī)電工程施工的監(jiān)測與模擬水平。在BIM 模型中需要將施工設(shè)備標(biāo)注到對應(yīng)位置，并且對設(shè)備的施工方法進(jìn)行說明，同時應(yīng)注重設(shè)備功能、型號的展現(xiàn)，使機(jī)電設(shè)備信息能夠完善地進(jìn)行顯示，保證高速公路施工能夠有效組織，提高機(jī)電設(shè)備使用的規(guī)范性，使數(shù)據(jù)模型信息具有完整性，使機(jī)電工程的深化更加具體化。

2.3 施工資源管理

高速公路施工過程中，需要對施工資源進(jìn)行管理，保證材料采購與設(shè)備調(diào)用情況，使材料與設(shè)備得到合理安排，提高施工資源的控制效果。在材料資源方面，需要根據(jù)工程確定材料的數(shù)量，同時做好材料用量的控制，防止施工材料造成浪費(fèi)。通過BIM 模型可以對材料用量進(jìn)行分析，將材料用量標(biāo)注在模型中，確保材料用量控制的精準(zhǔn)度，進(jìn)而使材料用量得到妥善管理。在設(shè)備資源方面，需要將設(shè)備交替進(jìn)行使用，將不同路段的施工進(jìn)度進(jìn)行差異化，確保橋架安裝、管線鋪設(shè)、設(shè)備安裝等工序不同時進(jìn)行，進(jìn)而對設(shè)備的數(shù)量進(jìn)行控制，并且提高設(shè)備的利用率。在人力資源方面，需要對施工人員進(jìn)行管理，按照人員技術(shù)能力分配到適合崗位，保障施工人員能夠順利完成工作，使機(jī)電設(shè)備能夠得到有效使用。

2.4 施工質(zhì)量控制

通過BIM 技術(shù)可以對施工質(zhì)量進(jìn)行控制，對施工過程進(jìn)行嚴(yán)格檢查，將施工狀態(tài)記錄到管理系統(tǒng)中，使施工質(zhì)量控制能夠數(shù)據(jù)化。BIM 模型可以與實(shí)際坐標(biāo)建立聯(lián)系，結(jié)合全球定位系統(tǒng)（GPS）進(jìn)行使用，對施工地點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)地把握，提高對施工質(zhì)量的控制效果。在GPS 定位的作用下，可以提高公路施工的放線精度，確保對地理信息的辨識能力，保障施工過程整體效果。通過GPS 技術(shù)能夠?qū)C(jī)電設(shè)備進(jìn)行定位，確定設(shè)備所在的施工地段，對設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行管理。當(dāng)設(shè)備定位不再變化時，說明機(jī)電設(shè)備已經(jīng)停止工作，設(shè)備狀態(tài)將會反饋在BIM 模型中。此時，需要對設(shè)備的使用狀況進(jìn)行核實(shí)，對機(jī)電設(shè)備重新進(jìn)行調(diào)派，降低設(shè)備的空閑時間，使設(shè)備能夠迅速投入使用中。

2.5 工程進(jìn)度管理

高速公路施工具有進(jìn)度要求，需要注重施工進(jìn)度的把控，避免出現(xiàn)不穩(wěn)定的施工狀態(tài)，保證施工過程能夠順利進(jìn)行。通過BIM 模型能夠?qū)κ┕みM(jìn)度展開調(diào)查，對目前的進(jìn)度狀況進(jìn)行了解，為施工進(jìn)度的調(diào)整提供依據(jù)。施工進(jìn)度關(guān)系到計劃的執(zhí)行，為避免出現(xiàn)工期違約狀況，需要加強(qiáng)對施工進(jìn)度的管理，降低施工進(jìn)度的影響范圍，做好施工進(jìn)度的提前量。施工團(tuán)隊需要對每天的施工進(jìn)度進(jìn)行報告，確保施工進(jìn)度控制的嚴(yán)格性，同時應(yīng)注重施工問題的匯報，由BIM 技術(shù)對施工問題的影響進(jìn)行分析，必要時對施工進(jìn)度重新進(jìn)行調(diào)整，提高進(jìn)度控制方法的有效性。監(jiān)理人員需要定期對施工進(jìn)度展開分析，對施工進(jìn)度進(jìn)行全面控制，并且把握各路段的整體施工進(jìn)度，保障施工計劃能夠嚴(yán)格執(zhí)行。

2.6 綜合管線優(yōu)化

高速公路施工過程中，需要做好碰撞檢測工作，避免施工時對管線造成損傷，提高施工作業(yè)的安全性。為了避免對管線造成損傷，施工前需要對管線的分布情況進(jìn)行調(diào)查，確保施工過程能夠避開管線區(qū)域，提高機(jī)電設(shè)備使用的規(guī)范性。管線分布情況應(yīng)標(biāo)注到BIM 模型中，對管線的整體分布進(jìn)行把握，使管線具有完善的運(yùn)行狀態(tài)，提高管線的控制質(zhì)量。通過BIM 技術(shù)能夠?qū)芫€區(qū)域施工進(jìn)行優(yōu)化，在限定的標(biāo)高內(nèi)進(jìn)行施工，避免機(jī)電設(shè)備與管線造成直接撞擊，對管線的損傷狀況進(jìn)行控制。機(jī)電系統(tǒng)管線存在著相互干擾的情況，在管線布置過程中需要注意空間的利用，確保管線布置能夠解決空間，降低對施工過程的影響，使機(jī)電設(shè)備能夠穩(wěn)定工作。管線優(yōu)化是保證設(shè)備正常工作的關(guān)鍵，需要合理對管線進(jìn)行布局，使管線布置具有合理性。

2.7 施工過程模擬

通過BIM 技術(shù)可以對施工過程進(jìn)行模擬，對施工方案的實(shí)施效果進(jìn)行判斷，進(jìn)而選擇出合理的施工方案。機(jī)電工程施工容易受到場地布局的影響，應(yīng)通過模型結(jié)合場地狀況進(jìn)行分析，確定機(jī)電設(shè)備安裝和施工的順序，將機(jī)電設(shè)備的模擬效果進(jìn)行直觀展現(xiàn)，使設(shè)備具有良好的使用狀況。為了提高BIM 技術(shù)的應(yīng)用水平，需要構(gòu)建機(jī)電設(shè)備的施工模擬圖，對機(jī)電設(shè)備使用中注意事項進(jìn)行明確，對機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用效果進(jìn)行控制。通過BIM 技術(shù)可以對施工過程進(jìn)行動態(tài)控制，對機(jī)電設(shè)備施工過程實(shí)時進(jìn)行模擬，使機(jī)電設(shè)備的施工控制更加的完善，使施工模擬能夠充分發(fā)揮作用[3]。BIM 模型具有可視化功能，能夠?qū)⑹┕?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模型，使施工得到量化處理，提高對機(jī)電設(shè)備的動態(tài)管理水平。

2.8 施工協(xié)調(diào)管理

高速公路施工過程中，需要做好施工協(xié)調(diào)管理，通過BIM 技術(shù)對施工協(xié)調(diào)過程進(jìn)行管制，確保機(jī)電工程能夠規(guī)范化進(jìn)行[4]。BIM 模型具有生動形象的特點(diǎn)，能夠?qū)⑹┕み^程以視頻方式進(jìn)行動態(tài)顯示，便于對復(fù)雜施工過程進(jìn)行交底，使施工過程能夠得到簡化，提高施工方法的有效性。在傳統(tǒng)的施工管理模式中，主要以“圖紙+文字表述”的方式，不利于對施工流程的迅速掌握，需要消耗較多時間對技術(shù)進(jìn)行分析。BIM 技術(shù)能夠?qū)κ┕み^程進(jìn)行拆解，將施工圖紙進(jìn)行三維化處理，同時可以多角度對3D 模型實(shí)施動態(tài)顯示，便于施工人員對機(jī)電設(shè)備的使用重點(diǎn)進(jìn)行掌握，確保高速公路施工具有明確的方向。施工協(xié)調(diào)管理是一項重要的工作，可以確保施工信息的傳遞效果，保障機(jī)電施工能夠順利進(jìn)行。

3 結(jié)語

BIM 技術(shù)在高速公路中具有較強(qiáng)的適用性，能夠提高機(jī)電工程管理的嚴(yán)格性，對施工過程進(jìn)行全方位管理，保障對機(jī)電工程的管理效率。公路施工對機(jī)電設(shè)備具有依賴性，通過BIM 技術(shù)可以對施工條件進(jìn)行明確，為機(jī)電施工提供指導(dǎo)依據(jù)，使施工狀況能夠得到優(yōu)化，確保施工過程的協(xié)調(diào)性。BIM 技術(shù)有助于施工的精細(xì)化管理，能夠?qū)⑹┕み^程進(jìn)行數(shù)據(jù)化，進(jìn)而采用信息化的管理形式，提高對施工狀態(tài)的控制效果，保障機(jī)電施工作業(yè)能夠順利進(jìn)行。