BIM技術(shù)在公路工程項目管理中的應(yīng)用研究

趙云峰 高偉連 孟憲忠

摘要：隨著人們生活水平的提高，以及國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，在公路工程項目管理中，人們對其也有了較高的要求，加強工程項目管理，不僅僅是提高工程的質(zhì)量，控制工程的成本，同時也提高了公路的安全性和持久性。本文著重介紹了BIM技術(shù)，以及BIM技術(shù)在公路工程項目管理中的應(yīng)用。

Abstract： With the improvement of people's living standards and the continuous development of the national economy， in the management of highway engineering projects， people also have higher requirements. Strengthening project management is not only to improve the quality of the project and control the project cost， and also to improve the safety and durability of the highway. This paper focuses on BIM technology and its application in highway engineering project management.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);公路工程;項目管理

Key words： BIM technology;highway engineering;project management

中圖分類號：TU17 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）11-0170-03

0 ?引言

近些年來，國民經(jīng)濟發(fā)展迅速，人們對生活質(zhì)量的要求也越來越高，我國各項經(jīng)濟建設(shè)也在蓬勃發(fā)展，在公路工程方面的建設(shè)也尤為矚目。城市的發(fā)展離不開道路的建設(shè)，而道路工程項目建設(shè)的好壞將直接影響人們的生活，所以公路工程質(zhì)量問題更要引起廣泛的關(guān)注。對公路工程項目進行嚴(yán)格、科學(xué)的管理，不僅是保證公路的質(zhì)量和安全，同時也是城市建設(shè)中必不可少的內(nèi)容之一。所以，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的今天，更要在公路工程項目管理中引入先進的管理技術(shù)，保證公路工程的質(zhì)量，提高公路的使用壽命。本文中對公路工程項目管理中應(yīng)用BIM技術(shù)做了進一步的闡述和研究，以期望能夠提高公路工程項目的質(zhì)量，提高公路安全性能，延長公路的使用年限。

1 ?BIM技術(shù)概要及應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM的意思是建筑信息模型，顧名思義，它是將建筑信息化，從而得出模型的方式，BIM技術(shù)在發(fā)達國家已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到一些建筑工程中，其生命周期是貫穿整個工程的始終，從工程的策劃、設(shè)計、采購、施工、運行等都應(yīng)用到BIM技術(shù)。BIM系統(tǒng)不僅僅在設(shè)計初期建立設(shè)計模型，同時在施工的過程中也提供相關(guān)的技術(shù)支持，同時，在工程建設(shè)中，為各建設(shè)單位提供了有效的信息溝通方式，實現(xiàn)了信息的共享。由于我國的工程項目管理深受傳統(tǒng)思想的束縛，導(dǎo)致了BIM技術(shù)在應(yīng)用上受到了一定的限制，究其原因總結(jié)為以下三點：專業(yè)人才的匱乏;沒有一定的創(chuàng)新能力;傳統(tǒng)思想根深蒂固。

現(xiàn)階段，BIM系統(tǒng)在我國的應(yīng)用如下：工程設(shè)計中的輔助作用;工程的可視化展示;工程的碰撞測試;工程進度檢測。從上述的應(yīng)用得知，BIM系統(tǒng)的全生命周期項目管理，沒有在我國的工程項目中得到應(yīng)用，所以在未來的公路工程中，期望能夠擴大BIM系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，將BIM系統(tǒng)能夠完全應(yīng)用到公路工程項目中。

2 ?BIM技術(shù)特點

2.1 可視性

隨著公路工程建設(shè)發(fā)展腳步的加快，公路工程建設(shè)的形式形形色色，設(shè)計師單憑經(jīng)驗和想象根本不能繪制理想中的模型圖。隨著BIM技術(shù)的引入，將公路工程建設(shè)繪制成立體的可視化模型已經(jīng)成為可能，同時也是全新的設(shè)計方式，這種三維立體模型的建立，使各建設(shè)主體方能夠更加直觀的了解建設(shè)思路。

2.2 模擬性

BIM技術(shù)有一定的模擬性，在設(shè)計階段，它可以模擬設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，如在招標(biāo)環(huán)節(jié)中，可以向投標(biāo)單位展示投標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，使其對施工設(shè)計的方案有一定的了解，提高其中標(biāo)的概率，同時還可以通過模擬方式進行相關(guān)的成本控制管理。

2.3 協(xié)調(diào)性

在施工過程中，一旦發(fā)現(xiàn)工程項目中存在的問題，相關(guān)的工作人員要及時開會討論，找出項目中存在問題的根本原因，并及時進行完善。BIM技術(shù)在公路工程項目管理中應(yīng)用后，能夠及時的發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并針對問題提出相關(guān)的對策，從而保證施工的進度和質(zhì)量。

2.4 優(yōu)化性

BIM技術(shù)優(yōu)化的內(nèi)容是對方案進行優(yōu)化，通過優(yōu)化項目方案，可以對投資回報進行科學(xué)的分析和研究，同時能夠了解投資回報對設(shè)計的變化所產(chǎn)生的一系列影響。所以，BIM技術(shù)具有一定的優(yōu)化性，使公路工程項目管理更加科學(xué)，最終提高工程質(zhì)量。

3 ?BIM技術(shù)在公路工程項目管理中的應(yīng)用模型

公路工程指的是對公路勘察、設(shè)計、測量、施工等等，在公路工程建設(shè)中所涉及的專業(yè)眾多，其建設(shè)周期較長，根據(jù)專業(yè)的不同分為多個不同的施工階段，在不同的專業(yè)或者建設(shè)階段，對信息數(shù)據(jù)的處理各有不同，所以容易造成信息的堆積，同時信息數(shù)據(jù)之間的傳遞也存在著或多或少的障礙。而在BIM技術(shù)中，以信息數(shù)據(jù)建立起來的立體模型，將此模型中的物體特性、信息、施工要求等以統(tǒng)一的參數(shù)進行轉(zhuǎn)化，用參數(shù)來表達各部分的內(nèi)容。通過對參數(shù)信息的整理和歸類，將其存儲在模型數(shù)據(jù)庫中，由此形成數(shù)字化的模型。在BIM立體模型中，對公路工程項目的管理，可以通過修改參數(shù)來進行信息的構(gòu)建，這樣可以避免數(shù)據(jù)信息的堆積，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的有效溝通和實時共享，加強了各建設(shè)體的有效溝通，其應(yīng)用模型如圖1所示。

4 ?BIM技術(shù)應(yīng)用于公路工程項目管理的社會及經(jīng)濟效益分析

4.1 實現(xiàn)有效溝通

BIM技術(shù)應(yīng)用在公路工程項目管理中，最重要的表現(xiàn)是實現(xiàn)了有效的溝通。BIM系統(tǒng)為公路工程的建設(shè)建立了可視化的立體模型，這使得參與項目各方之間的溝通更加明了，同時工作效率也得到了顯著的提高。在BIM可視化展示模型中，各項數(shù)據(jù)信息不僅要有較高的精確度，同時數(shù)據(jù)信息也要相對全面，只有精確全面的BIM立體建模，才能夠真正的在公路工程項目中發(fā)揮最大化的利用價值，提高公路工程的質(zhì)量，同時保證施工的進度和安全。

4.2 加強技術(shù)措施

在進行BIM建模的過程中，要借助相關(guān)的圖紙以及全面精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，并通過專業(yè)的設(shè)備進行建模，對已經(jīng)建好的模型要進行測試，通過測試過程和結(jié)果，發(fā)現(xiàn)其中存在的一些問題，針對問題找出合理的解決措施，最終為保證公路工程項目的質(zhì)量所服務(wù)。

4.3 保證工程安全

在公路工程項目中，通過BIM三維模型的建立，可以對工程的進度進行跟蹤，對工程的施工技術(shù)進行不斷的完善，與此同時，對于施工過程中所需要用到的材料，進行科學(xué)的采購和選擇，從而使施工的過程更加科學(xué)化和合理化。另外，BIM技術(shù)可以找出施工過程中存在一些安全隱患，針對隱患提出相應(yīng)的解決辦法，將隱患降到最低，最終保證公路工程項目的安全，提高公路工程的質(zhì)量。

4.4 降低工程成本

通過BIM系統(tǒng)，對公路工程施工的進度情況展開合理的成本分析，對工程建設(shè)過程中消耗的人力成本和物力成本進行預(yù)算，并展開一系列的分析，從而降低工程的成本，實現(xiàn)公路工程項目的成本管理工作。與此同時，通過BIM模型的建立，從一定程度上節(jié)省了參與者各方的溝通成本，通過BIM模型，可以更直觀的了解工程項目的進度和工期，可視化的管理內(nèi)容，加強了項目方的溝通，使溝通省時省力。

5 ?BIM技術(shù)在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用案例

5.1 項目概況

本項目的設(shè)計和建設(shè)存在著諸多挑戰(zhàn)和難題，項目體量龐大、環(huán)境受限因素多、技術(shù)和質(zhì)量要求高、工期緊、參與方眾多、改擴建復(fù)雜等諸多挑戰(zhàn)和困難，為此，在初步設(shè)計階段，本項目全線采用了BIM技術(shù)，對全線138公里進行了大體量的BIM設(shè)計建模，由于環(huán)境受限因素較多，整個項目的互通立交設(shè)計難度極大，且需向眾多參與方提出多種方案。

5.2 基于BIM的工程整體規(guī)劃架構(gòu)

BIM管理平臺基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)，融合3D模型、GIS、信息管理、手機APP而構(gòu)建的面向施工單位的應(yīng)用管理平臺。將項目管理過程從平面轉(zhuǎn)向立體、將靜態(tài)轉(zhuǎn)向動態(tài)、將封閉轉(zhuǎn)向協(xié)同共享，實現(xiàn)工程項目可視。規(guī)劃圖如圖2所示。

5.3 工程結(jié)構(gòu)建模

通過將設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)換為施工模型，主要建模范圍以代表性橋梁為核心，延伸周邊范圍的路基建模，按照實際施工組織的精細(xì)程度，通過工程編碼建立起工程單位分部分項工程結(jié)構(gòu)樹與模型的一一對應(yīng)關(guān)系，通過BIM模型加強參與各方對項目的理解。如圖3所示。

5.4 地形場景建模

采用無人機或衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，疊加地形數(shù)據(jù)生成立體的地形場景模型，真實還原現(xiàn)場實景。如圖4所示。

5.5 施工流程模型建立

本項目采用ContextCapture實景建模技術(shù)，快速的為項目勘測和設(shè)計提供了真實的數(shù)據(jù)依據(jù)，利用OpenRoards Conceptstation進行快速方案設(shè)計和評選決策，對全線路段采用OpenRoards Designer進一步深化設(shè)計，對項目設(shè)計的構(gòu)件進行參數(shù)化模板定義，如路基、邊溝和涵洞等的設(shè)計效率得到了很大的提高，此外還用參數(shù)化的模式，最大約40余公里橋梁進行深入細(xì)化設(shè)計建模，在以上的基礎(chǔ)上，我們通過Dgn模型，對工程量進行快速的統(tǒng)計，對設(shè)計過程中控制工程造價起到了很大的幫助，最后我們還對項目的交通附屬設(shè)施進行了全面建模，形成設(shè)施構(gòu)件庫。如圖5所示。

5.6 效益分析

通過采用BIM技術(shù)，僅在初設(shè)階段就為項目節(jié)省直接成本600萬元，比起傳統(tǒng)的勘察設(shè)計方式，縮短了項目約20%的設(shè)計時間，發(fā)現(xiàn)以往傳統(tǒng)設(shè)計方式難以發(fā)現(xiàn)的錯誤和紕漏約150余處，此外，直觀可視化的設(shè)計方案使得評審參與人員將決策時間大幅縮短了30%以上，整個設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量得到了大幅的提升，而且將不必要的大型現(xiàn)場討論會減少至少三次。

使用BIM應(yīng)用程序?qū)嵤﹨f(xié)同式三維施工設(shè)計工作流程，減少了返工，優(yōu)化了信息共享并節(jié)省了設(shè)計時間。它還使項目交付時間提前了 43 天，同時將成本降低了 220 萬元人民幣。此外，還節(jié)省了設(shè)計修改工作量（預(yù)計 120 天）、初步設(shè)計審查時間（預(yù)計60天）和管道設(shè)計錯誤檢查時間（預(yù)計150天）。BIM模型還允許團隊進行施工模擬和虛擬交通疏通，這將幫助施工團隊盡量減小對社區(qū)的影響。

6 ?BIM技術(shù)未來的發(fā)展趨勢

6.1 以移動技術(shù)來獲取數(shù)據(jù)

互聯(lián)網(wǎng)和移動智能技術(shù)已經(jīng)滲透到人們生活和工作的方方面面，人們獲取信息已經(jīng)不再受時間和地點的限制。在公路工程項目設(shè)計方面，工作人員使用移動智能設(shè)備，可以隨時隨時隨地獲取數(shù)據(jù)，從而進行相關(guān)的設(shè)計。

6.2 云端技術(shù)

云端技術(shù)，即無限計算，這項概念是未來的發(fā)展趨勢，在對能耗和結(jié)構(gòu)的信息分析計算上，利用強大的云計算能力，對信息分析過程進行實時的計算，以比較出不同方案之間的差距，幫助設(shè)計師從中找出最佳的設(shè)計方案。

6.3 數(shù)字化現(xiàn)實捕捉

數(shù)字化現(xiàn)實捕捉技術(shù)，對橋梁、道路等進行激光掃描，從而得到早期的信息數(shù)據(jù)，在現(xiàn)階段，也有新穎的算法，通過激光掃描得到的點，將這些點集中在一個平面，再將此平面放在要建的模型中。一些3D電影正是應(yīng)用的此技術(shù)來創(chuàng)造立體的模型環(huán)境，比如3D電影《阿凡達》，利用數(shù)字化現(xiàn)實捕捉技術(shù)，建立了可視化的模型效果。在多個行業(yè)應(yīng)用數(shù)字化現(xiàn)實捕捉技術(shù)，設(shè)計師在3D的空間中進行工作，將產(chǎn)品更直觀的展現(xiàn)在客戶面前，使客戶對產(chǎn)品有全面的認(rèn)識和了解，更便于各項業(yè)務(wù)的開展。

6.4 協(xié)作式項目交付

BIM技術(shù)的工作流程，從根本上改變了設(shè)計的方式，它是一種全新的設(shè)計方式，它是一種協(xié)作式的過程，由各方之間的合作所完成，在這個完成的過程中，每個人都可以提出自己的見解和觀點。BIM技術(shù)的工作過程，是通過多方的共同參與，而且是全過程周期的參與，這從一定程度上可以提現(xiàn)出BIM的最大化價值。

7 ?結(jié)束語

總之，在公路工程項目管理中使用BIM技術(shù)，不僅使公路工程的建設(shè)效率有了大幅的提高，同時也有效的避免了施工中的一些工期延誤問題。與此同時，BIM技術(shù)中的三維模型，可以使設(shè)計和施工更加方便，保證的工期的完成進度。所以，BIM技術(shù)應(yīng)用在公路工程項目管理中，在無形中節(jié)約了工程建設(shè)的成本，同時也提高了工程建設(shè)的效率，在未來的公路工程建設(shè)中，BIM技術(shù)將會發(fā)揮其更大的作用，擴大其在公路工程建設(shè)中的使用范圍，確保工程的順利完成。

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