基于BIM技術(shù)的高速公路養(yǎng)護(hù)管理模式探討

黃程遠(yuǎn) 鄧艷 黃慶祥

[關(guān)鍵詞]高速公路;橋梁;BIM;養(yǎng)護(hù)管理

[中圖分類號(hào)]U418.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008-7656（2019）04-0068-06

引言

目前，廣西區(qū)內(nèi)大多數(shù)高速公路運(yùn)營(yíng)管理公司在接收新建高速公路以后采用的養(yǎng)護(hù)管理模式相似，如養(yǎng)護(hù)管理仍主要依靠養(yǎng)護(hù)人員日常人工巡查，各種養(yǎng)護(hù)資料仍主要以書面紙質(zhì)存檔為主;雖然近年來采用電子文檔的比重在不斷增加，但仍不便于記錄、查詢、保存、追溯，尤其不利于數(shù)據(jù)資料的收集和共享。提升高速公路養(yǎng)護(hù)的信息化程度勢(shì)在必行，亟需更好的信息化工具為高速公路養(yǎng)護(hù)管理提供長(zhǎng)久高效的支持。

近年來，建筑（工民建）領(lǐng)域的BIM概念及應(yīng)用如火如荼，使建筑行業(yè)逐步擺脫傳統(tǒng)的二維、人工、經(jīng)驗(yàn)決策等低效工作方式和內(nèi)容，形成由BIM集成各環(huán)節(jié)的有效數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷后做出科學(xué)決策，實(shí)施后續(xù)行動(dòng)。因此，同屬土建工程的高速公路工程也可以逐步應(yīng)用BIM技術(shù)解決建設(shè)和養(yǎng)護(hù)方面的有效管理問題。

一、高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理應(yīng)用BIM的適用性

（一）應(yīng)用的必要性

《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》中強(qiáng)調(diào)：在項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維等各個(gè)階段，利用BIM技術(shù)可以幫助各參與方在統(tǒng)一的信息模型中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為建設(shè)項(xiàng)目信息管理平臺(tái)提供有利的技術(shù)保障。因此，BIM的核心就是通過建立建設(shè)工程項(xiàng)目的三維模型，在模型中賦予完善的工程資料，使之成為包含各種有序、可用數(shù)據(jù)的信息三維實(shí)體[1]。模型中的信息通過參數(shù)化關(guān)聯(lián)，某個(gè)參數(shù)變化，相關(guān)的其他參數(shù)或模塊都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更新。如項(xiàng)海帆院士特別強(qiáng)調(diào)：在橋梁的運(yùn)營(yíng)階段，將遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和信息化管理系統(tǒng)相結(jié)合，確保橋梁運(yùn)行的安全和正常[2]。

高速公路的運(yùn)營(yíng)維護(hù)期是其全壽命周期中最長(zhǎng)、最重要的階段，從最初的策劃到竣工所積累的各種工程資料，也為養(yǎng)護(hù)工作提供了不可或缺的信息支持。由于在傳統(tǒng)的建設(shè)管理方式中，不同階段不同參與方只關(guān)注己方所使用的信息資料情況，很多時(shí)候就造成各種資料的缺失，各方?jīng)]能很好做到對(duì)各種信息資料協(xié)調(diào)統(tǒng)一的完全共享[3]，導(dǎo)致高速公路養(yǎng)護(hù)與建設(shè)階段往往存在“信息孤島”現(xiàn)象。許多建設(shè)資料的缺失，是導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)維修工程無法很好做出科學(xué)準(zhǔn)確決策的重要原因之一，同時(shí)也加大了養(yǎng)護(hù)管理人員的工作難度及危險(xiǎn)性。因此，基于BIM技術(shù)的高速公路（橋梁）由建設(shè)到養(yǎng)護(hù)管理，實(shí)際上是一個(gè)信息創(chuàng)建、傳遞、積累、完善及有效應(yīng)用的過程，在建設(shè)階段通過BIM進(jìn)行優(yōu)化建設(shè)的同時(shí)，一路走來所建立的模型通過各種交互和集成可以得到養(yǎng)護(hù)工作所需的信息，有助于運(yùn)維階段養(yǎng)護(hù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

高速公路運(yùn)營(yíng)管理公司在養(yǎng)護(hù)維修項(xiàng)目中是建設(shè)單位，在工程實(shí)施過程中其養(yǎng)護(hù)部門集管理和技術(shù)一體，并且更偏重管理一些。而BIM技術(shù)可以在建立的模型中實(shí)現(xiàn)虛擬結(jié)構(gòu)物場(chǎng)景、空間可視化、資產(chǎn)管理等，這本身就是在管理方面的有效運(yùn)用。從新建的設(shè)計(jì)、施工階段延續(xù)使用下來的BIM模型，高速公路運(yùn)營(yíng)管理公司接收后可以直接成為養(yǎng)護(hù)管理的基礎(chǔ)模型，并能繼續(xù)在該模型基礎(chǔ)上豐富養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)和功能[4]。

（二）應(yīng)用的可行性

任何新建工程項(xiàng)目在施工前的策劃、設(shè)計(jì)、招投標(biāo)等其實(shí)都是信息的產(chǎn)生及處理應(yīng)用，施工階段是實(shí)物建設(shè)，但卻是由各種信息（如施工圖、概預(yù)算等）指導(dǎo)而得來的，其運(yùn)維階段也是一個(gè)信息處理過程。要對(duì)高速公路的各種結(jié)構(gòu)物進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，也要在已有的數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)，因此，將BIM技術(shù)用于高速公路（橋梁）的養(yǎng)護(hù)管理，是發(fā)展的趨勢(shì)所在。

現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，高速公路（橋梁）檢測(cè)的手段也在不斷升級(jí)，獲取數(shù)據(jù)的各種便捷工具不斷出現(xiàn)。如已經(jīng)出現(xiàn)了專門用于路面和橋梁檢測(cè)的車載掃描儀，無人機(jī)搭載檢測(cè)儀器巡檢大型橋梁開始得到廣泛應(yīng)用。新出現(xiàn)的各種便捷檢測(cè)手段，既可以克服傳統(tǒng)人工檢測(cè)方式有些需檢測(cè)部位無法到達(dá)的弊端，也減少了往往需要攀爬而導(dǎo)致的人身危險(xiǎn);同時(shí)，這些檢測(cè)手段可以結(jié)合高清攝像頭，通過激光、超聲波等方式獲取比如橋梁構(gòu)造部位的裂縫、外露的鋼筋、破損的螺栓等病害的具體情況數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)上傳到基于BIM技術(shù)的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，一一反映在BIM模型中構(gòu)造物相應(yīng)的位置并存儲(chǔ)好[5]。

基于BIM模型的可視化特點(diǎn)，養(yǎng)護(hù)管理人員可以直觀地通過模型顯示出來的病害位置、大小等，有針對(duì)性地制定養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃，甚至可以在模型中先行模擬維修的過程和結(jié)果，應(yīng)用模型對(duì)維修后的結(jié)構(gòu)物進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)受力分析等，以評(píng)估養(yǎng)護(hù)實(shí)施方案是否有效。這些都將大大提高養(yǎng)護(hù)管理人員的工作效率，增強(qiáng)檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)工作的準(zhǔn)確程度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性等。

二、高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理應(yīng)用BIM的探討

（一）高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理現(xiàn)狀和模式

目前，廣西區(qū)內(nèi)高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)，主要是收集、保存日常維護(hù)數(shù)據(jù)，養(yǎng)護(hù)管理的核心是維修各種病害，也包括交通標(biāo)志更新、修補(bǔ)橋面鋪裝，維修更換因交通事故而損壞的設(shè)施等，其實(shí)質(zhì)是消極的防御型養(yǎng)護(hù)管理。而現(xiàn)有的高速公路（橋梁）病害評(píng)估方法，采用的是根據(jù)對(duì)高速公路（橋梁）狀況的定性了解和工程師的經(jīng)驗(yàn)判斷，即所謂的“傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法”。這種方法更多依靠的是高速公路（橋梁）檢查和評(píng)估人員的知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)，在不同背景下，不同人員對(duì)同一問題的評(píng)估和判斷可能完全不同。美國(guó)有研究機(jī)構(gòu)調(diào)查表明，公路病害采用人工檢查的評(píng)判結(jié)果甚至有高達(dá)56%是不恰當(dāng)?shù)?。中?guó)的一些地區(qū)還缺乏對(duì)高速公路（橋梁）病害的理論分析與實(shí)際研究，僅限于病害的表面探究，缺乏對(duì)病害發(fā)生、發(fā)展、變化程度的量化確定，這將使得養(yǎng)護(hù)資金分配缺乏科學(xué)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，養(yǎng)護(hù)維修方案缺乏科學(xué)的決策手段，養(yǎng)護(hù)維修的經(jīng)濟(jì)分析還處于基礎(chǔ)探索和研究初期。

從經(jīng)濟(jì)角度看，運(yùn)營(yíng)期為了維護(hù)良好路況，各運(yùn)營(yíng)管理機(jī)構(gòu)每年的高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)費(fèi)用往往都是逐年遞增。在高速公路運(yùn)營(yíng)管理機(jī)構(gòu)基本企業(yè)化的今天，如何開源節(jié)流，減本增效，是作為市場(chǎng)重要主體的企業(yè)需重點(diǎn)考慮的問題。從管理角度來說，一方面，僅由管理經(jīng)驗(yàn)做出的養(yǎng)護(hù)決策，無法進(jìn)一步有效解決包括效率、實(shí)時(shí)性、養(yǎng)護(hù)成本等在內(nèi)的諸多問題;另一方面，傳統(tǒng)的高速公路工程項(xiàng)目全壽命周期管理模式中，設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維等各階段的信息交互、溝通幾乎就限制在設(shè)計(jì)圖紙、施工記錄，竣工報(bào)告等二維文字圖形資料的傳遞上，設(shè)計(jì)、建設(shè)期與運(yùn)營(yíng)期信息傳遞不暢，甚至可以說是完全割裂的，養(yǎng)護(hù)管理在其中更似單獨(dú)運(yùn)作的部分，無論從連續(xù)性，易讀性，可靠性和時(shí)效性來說，存在著不足。

（二）基于BIM技術(shù)的高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理

1.結(jié)合GIS的養(yǎng)護(hù)BIM數(shù)據(jù)資料采集

近年來，國(guó)外的交通土建行業(yè)陸續(xù)將BIM技術(shù)、GIS技術(shù)及GPS技術(shù)引入公路領(lǐng)域的信息化管理。如新西蘭將GPS和Video集成，用GPS實(shí)現(xiàn)可視化公路管理;美國(guó)聯(lián)邦公路局（FHWA）在公路（橋梁）管理方面，應(yīng)用GPS、GIS、多媒體視頻軟件和設(shè)備等現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)迅速定位查看被損壞的路段，以保證能及時(shí)提供修復(fù)，確保公路（橋梁）安全。國(guó)外的這些信息化技術(shù)應(yīng)用于公路建設(shè)、路政執(zhí)法和路產(chǎn)管理等方面已取得較好的效果，這對(duì)中國(guó)高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)的信息化管理尤其是結(jié)合BIM技術(shù)的使用方面有很大的借鑒意義，下面對(duì)應(yīng)用BIM的步驟和內(nèi)容進(jìn)行具體闡述。

地理信息系統(tǒng)（GIS）也稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”，通過采集、儲(chǔ)存地球表層（包括大氣層）空間中的空間分布數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)開展分析、運(yùn)算、管理，并能描述和顯示所需結(jié)果的技術(shù)系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的GIS是將構(gòu)造物以外的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理的系統(tǒng)，單純的尺寸及外形測(cè)量得到的只是一個(gè)三維的外殼，內(nèi)部沒有相應(yīng)的信息資料。而BIM的數(shù)據(jù)管理功能則剛好彌補(bǔ)這一點(diǎn)，GIS技術(shù)未來也會(huì)更傾向于對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢、分析、管理及信息交換。

將GIS整合到BIM，使用現(xiàn)有和后續(xù)研發(fā)的數(shù)據(jù)采集移動(dòng)終端設(shè)備，收集、上傳高速公路（橋梁）檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)，再采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)和BIM相結(jié)合，以此為基礎(chǔ)建立應(yīng)用BIM技術(shù)的高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理模型，實(shí)現(xiàn)三維可視化，并可進(jìn)一步建立預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策子模型，為高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理提供決策依據(jù)。該高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理BIM模型的建立通過以下硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

（1）高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)采集移動(dòng)終端設(shè)備組合

高速公路養(yǎng)護(hù)部門的管理人員希望通過監(jiān)控就能在計(jì)算機(jī)前取得高速公路（橋梁）平面線路圖的同時(shí)，也能獲取可視性好的三維全景實(shí)時(shí)影像資料，立體、及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握高速公路（橋梁）實(shí)時(shí)路況，以保障高速公路通暢。特別是可以通過三維立體影像資料能夠迅速確認(rèn)高速公路（橋梁）病害的具體發(fā)生位置，以便第一時(shí)間制定養(yǎng)護(hù)維修措施，確保高速公路（橋梁）日常的完好。

目前，代表移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)（Mobile Mapping System）最新發(fā)展趨勢(shì)和水平的，是高清數(shù)字?jǐn)z影攝像+陀螺儀+GPS三種技術(shù)組成的移動(dòng)式車載激光掃描公路（橋梁）實(shí)景信息采集技術(shù)。

該技術(shù)可以快速獲取高精細(xì)的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和數(shù)碼照片，有效獲取高速公路養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)信息并建立三維場(chǎng)景。采用實(shí)景三維GIS系統(tǒng)后，可以將所途經(jīng)的每千米道路、立交、橋梁、隧道、邊坡、涵洞、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)等沿線構(gòu)造物、設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)都采集到GIS數(shù)據(jù)庫中，通過進(jìn)一步分析可以得到高速公路的車轍、平整度、橫縱斷面等路況信息數(shù)據(jù)和參數(shù)指標(biāo)[6]。該技術(shù)應(yīng)用在高速公路（橋梁）病害數(shù)據(jù)采集的總體集成方案如圖1所示。

將全景影像采集設(shè)備、車載Li-DAR設(shè)備、GPS及慣導(dǎo)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備集成為移動(dòng)的檢測(cè)采集終端，完成采集后由后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)。

（3）高速公路平整度、車轍等病害自動(dòng)檢測(cè)和計(jì)算分析

在后臺(tái)提取采集到的檢測(cè)數(shù)據(jù)，比如車轍（RD）檢測(cè)結(jié)果，按國(guó)家相關(guān)規(guī)范計(jì)算車轍深度指數(shù)（RDI）;自動(dòng)計(jì)算平整度（IRI），根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)高速公路（橋梁）評(píng)定RQI值;根據(jù)Li-DAR設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果，自動(dòng)識(shí)別路面坑槽、凸起、擁包、推移和沉降等路面破損病害;通過全景影像采集到但識(shí)別度不夠高的攝影像，由計(jì)算機(jī)經(jīng)過邏輯自動(dòng)識(shí)別出路面裂縫、沉降、坑槽等病害信息，最終建立高速公路（橋梁）病害識(shí)別特征庫，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)準(zhǔn)確識(shí)別病害種類。

（4）數(shù)據(jù)處理平臺(tái)

將處理好的數(shù)據(jù)結(jié)合路面正射影像、激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)及精確經(jīng)緯度坐標(biāo)，根據(jù)高速公路（橋梁）病害特征識(shí)別庫的界定，平臺(tái)自動(dòng)識(shí)別病害;根據(jù)平整度和車轍等的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，平臺(tái)自動(dòng)識(shí)別路面平整度和車轍等病害;平臺(tái)自動(dòng)提取并使用處理好的數(shù)據(jù)建立三維全景展示圖像。

2.基于BIM技術(shù)的高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理模式具體探討

（1）基于BIM的新建高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)

在運(yùn)營(yíng)階段，BIM模型可以通過移動(dòng)終端和監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)采集、反饋和上傳數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與高速公路工程建設(shè)階段集成的智能和可視化養(yǎng)護(hù)管理?；贐IM技術(shù)，養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)能充分體現(xiàn)高速公路（橋梁）各結(jié)構(gòu)物的三維空間顯示、定位及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新處理的優(yōu)勢(shì)[7]。

養(yǎng)護(hù)管理基于BIM技術(shù)，通過建立設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)和養(yǎng)護(hù)等數(shù)據(jù)統(tǒng)一的系統(tǒng)，使建設(shè)和養(yǎng)護(hù)管理成為一個(gè)延續(xù)的有機(jī)整體。主要包括以下管理內(nèi)容：（1）不斷更新高速公路（橋梁）各結(jié)構(gòu)物、構(gòu)造物等在養(yǎng)護(hù)計(jì)劃、養(yǎng)護(hù)施工和養(yǎng)護(hù)評(píng)估等信息方面的管理;（2）BIM集成移動(dòng)終端和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將結(jié)構(gòu)物等尤其是橋梁的安全健康監(jiān)測(cè)與養(yǎng)護(hù)管理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物的日常基本數(shù)據(jù)、檢查監(jiān)測(cè)信息等一體化，對(duì)高速公路（橋梁）運(yùn)營(yíng)維護(hù)過程中的養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行可視、直觀、有效的監(jiān)控與管理;（3）還可以將高速公路（橋梁）相關(guān)的車流量、養(yǎng)護(hù)資金、交通設(shè)施設(shè)備等常規(guī)信息統(tǒng)一整合[8]。

系統(tǒng)的構(gòu)成主要分為三個(gè)層面：數(shù)據(jù)庫、模型及功能模塊[9]。

基于BIM的數(shù)據(jù)庫是在建設(shè)階段的模型數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上擴(kuò)充得來的。在數(shù)據(jù)庫中，可以根據(jù)養(yǎng)護(hù)管理的需要對(duì)信息資料進(jìn)行合適的分類，如高速公路（橋梁）設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)方案、可視化模型、碰撞檢測(cè)信息、路橋結(jié)構(gòu)信息、投資成本信息等;施工階段的工藝信息、施工流程信息、施工組織管理信息、工期信息等;運(yùn)營(yíng)階段開始后的設(shè)備管理信息、結(jié)構(gòu)內(nèi)力檢測(cè)信息、各收費(fèi)站車流量信息、結(jié)構(gòu)（構(gòu)筑）物維護(hù)保養(yǎng)信息等，這些都便于養(yǎng)護(hù)管理人員后續(xù)的提取和使用。數(shù)據(jù)庫可以通過圖表、文本等各種形式在模型中補(bǔ)充、修改、提取和完善，這些參數(shù)的變化可以在一定權(quán)限范圍內(nèi)，各方相關(guān)人員都能直觀而便捷地使用。

除了從建設(shè)階段得到的BIM竣工模型中的數(shù)據(jù)資料，養(yǎng)護(hù)的管理人員更關(guān)注模型數(shù)據(jù)的提取與補(bǔ)充完善，因此，養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)還具備后續(xù)信息添加的功能。傳統(tǒng)的高速公路養(yǎng)護(hù)管理特別是橋梁結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)方面，主要是依靠人工定期巡檢，發(fā)現(xiàn)問題才進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，是被動(dòng)化的管理方式?；贐IM的系統(tǒng)是在數(shù)據(jù)庫信息的基礎(chǔ)上建立起來的，是各種數(shù)據(jù)參數(shù)的三維可視化載體，特別是能夠結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控綜合判斷各種結(jié)構(gòu)（構(gòu)筑）物、設(shè)備等運(yùn)行是否正常，這是一種主動(dòng)型的養(yǎng)護(hù)管理模式，并且可以確保信息準(zhǔn)確性，充分實(shí)現(xiàn)高速公路（橋梁）信息的持續(xù)化應(yīng)用，提高運(yùn)營(yíng)階段的養(yǎng)護(hù)管理效率。

基于BIM的功能模塊建立是實(shí)現(xiàn)有效養(yǎng)護(hù)管理的基礎(chǔ)。根據(jù)不同管理需要而設(shè)置的功能模塊，可以直接將建設(shè)階段的相關(guān)信息資料導(dǎo)入或轉(zhuǎn)換到運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)中。如交通設(shè)施養(yǎng)護(hù)模塊、橋梁設(shè)施養(yǎng)護(hù)模塊、公路路基養(yǎng)護(hù)模塊、公路路面養(yǎng)護(hù)模塊、高邊坡構(gòu)造物養(yǎng)護(hù)模塊等。通過不同功能模塊的應(yīng)用，一方面可以實(shí)現(xiàn)前面說的各種數(shù)據(jù)信息的分類與存儲(chǔ)，另一方面也便于養(yǎng)護(hù)管理人員在工作中將收集到的數(shù)據(jù)信息反饋、記錄和存儲(chǔ)到系統(tǒng)中。

（2）基于BIM的既有高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)

高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理BIM參數(shù)化建模，主要有以下幾個(gè)步驟。

①根據(jù)高速公路工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)及建設(shè)階段的資料精確劃分道路結(jié)構(gòu);

②準(zhǔn)確提取高速公路工程項(xiàng)目平面和縱斷面、橋涵構(gòu)造物及其他交通附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)參數(shù);

③采用三維建模軟件自動(dòng)快速生成高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理BIM模型，大致流程如圖2所示。

首先，根據(jù)高速公路設(shè)計(jì)和建設(shè)階段工程資料，采用建模軟件創(chuàng)建高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理BIM初步模型，然后依據(jù)高速公路建設(shè)規(guī)范組裝調(diào)整模型，最后三維展現(xiàn)。通過高速公路設(shè)計(jì)和建設(shè)資料中的平縱設(shè)計(jì)參數(shù) （如緯地等設(shè)計(jì)軟件的平縱設(shè)計(jì)文件） 或道路逐樁坐標(biāo)對(duì)照表，計(jì)算道路各樁號(hào)精確的三維坐標(biāo)。最終得出的高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理BIM模型包含了設(shè)計(jì)和建設(shè)數(shù)據(jù)，用戶可以通過調(diào)整其中的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和模型的實(shí)時(shí)同步更新，使模型真實(shí)反映高速公路（橋梁）的結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、樁號(hào)和附屬設(shè)施等各項(xiàng)參數(shù)信息。

B.高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理BIM模型的管理

將高速公路中道路、橋梁、基礎(chǔ)設(shè)施等的屬性信息與BIM模型相關(guān)聯(lián)，通過點(diǎn)擊BIM模型，對(duì)模型中的各種屬性信息進(jìn)行可視化查詢，如圖3所示。

3.基于BIM技術(shù)的高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)應(yīng)用

外業(yè)的養(yǎng)護(hù)管理人員采用移動(dòng)終端開展日常巡查。發(fā)現(xiàn)不同的病害后，通過移動(dòng)終端一一記錄、編輯并上傳數(shù)據(jù)到BIM養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)中的相應(yīng)模塊。需要上傳的主要信息一般有人員名稱、病害位置、病害描述、時(shí)間、照片或視頻資料等[10]。養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)信息后，在相應(yīng)的模型三維構(gòu)件中將病害可視化體現(xiàn)，這種直觀的病害表示方式不會(huì)因?yàn)闄z查人員的更換而出現(xiàn)命名、編碼混亂等問題。內(nèi)業(yè)的養(yǎng)護(hù)管理人員在模型中可以很便捷地掌握病害如位置、數(shù)量等的具體情況;通過軟件的二次開發(fā)還可以用不同顏色區(qū)分病害的嚴(yán)重程度等;進(jìn)一步可以在養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)中制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)維修方案，養(yǎng)護(hù)管理部門的負(fù)責(zé)人可以根據(jù)病害的輕重緩急安排養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃并啟動(dòng)實(shí)施流程。

養(yǎng)護(hù)維修工作完成后，負(fù)責(zé)的養(yǎng)護(hù)管理人員到現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，符合驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的，通過移動(dòng)終端上傳現(xiàn)場(chǎng)照片等資料到養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)驗(yàn)收資料及驗(yàn)收通過的結(jié)果。

4.基于BIM技術(shù)的高速公路（橋梁）預(yù)防性養(yǎng)護(hù)分析決策子系統(tǒng)

由前述建立的基于BIM技術(shù)的高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，本部分探討切合高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)分析決策子系統(tǒng)。

不斷采集完善高速公路（橋梁）的病害數(shù)據(jù)，通過建立基于BIM技術(shù)的高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)進(jìn)行高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)技術(shù)狀況的計(jì)算、分析與評(píng)定?；诖私⒌臎Q策子系統(tǒng)可以提供有關(guān)路基路面、橋梁（構(gòu)造物）、路產(chǎn)設(shè)施等評(píng)價(jià)單元的損壞情況批量錄導(dǎo)入功能，可以按公里為單位直接更新病害明細(xì)數(shù)據(jù);結(jié)合收集的數(shù)據(jù)，根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGH20-2007）自動(dòng)計(jì)算技術(shù)狀況分值，提供技術(shù)狀況修正、復(fù)核、審核、審定和查詢高速路況和病害調(diào)查表、評(píng)定表等功能。

該決策子系統(tǒng)可根據(jù)養(yǎng)護(hù)管理部門的需求，按路線技術(shù)等級(jí)、路線車道、涵洞、交通量、養(yǎng)護(hù)資金來源等進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、匯總、分析和計(jì)算;該決策子系統(tǒng)能在資金約束條件下，根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益最大化原則提供某路段已優(yōu)化可實(shí)施的養(yǎng)護(hù)工程方案;該決策子系統(tǒng)進(jìn)一步還可以分別制定高速公路（橋梁）的日常養(yǎng)護(hù)、中修和大修等不同層級(jí)的詳細(xì)預(yù)算，為養(yǎng)護(hù)管理部門申請(qǐng)合理的養(yǎng)護(hù)資金，提供科學(xué)依據(jù)。

5.基于BIM技術(shù)的高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

基于BIM技術(shù)的高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理模式，有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）便捷構(gòu)建結(jié)構(gòu)有序化的養(yǎng)護(hù)技術(shù)數(shù)據(jù)資料庫;（2）便捷而準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)、計(jì)算養(yǎng)護(hù)工程量及成本資金的使用情況[11];（3）在第（2）點(diǎn)的基礎(chǔ)上便于養(yǎng)護(hù)維修工程方案的制定及實(shí)施決策;（4）養(yǎng)護(hù)維修過程及結(jié)果的直觀可視化展示;（5）應(yīng)用系統(tǒng)的可視化及模擬功能還可以優(yōu)化災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)預(yù)案。

三、結(jié)語

文章探討通過數(shù)據(jù)采集移動(dòng)終端設(shè)備提供高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)技術(shù)狀況評(píng)定所需的各種數(shù)據(jù)資料，基于BIM技術(shù)將高速公路（橋梁）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)施三維模型、結(jié)構(gòu)設(shè)施資料、數(shù)據(jù)庫管理、運(yùn)行參數(shù)、保養(yǎng)周期等相關(guān)聯(lián)，建立基于BIM技術(shù)的高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，并探討據(jù)此建立預(yù)防性養(yǎng)護(hù)分析決策子系統(tǒng)，為高速公路（橋梁）養(yǎng)護(hù)管理提供決策依據(jù)，探索新的養(yǎng)護(hù)管理思路和應(yīng)用方向。

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[作者簡(jiǎn)介]黃程遠(yuǎn)（1982-），男，廣西欽州人，廣西廣播電視大學(xué)基建處工程師，碩士，研究方向：土建工程與管理;鄧艷（1979-），男，廣西南寧人，廣西廣播電視大學(xué)基建處高級(jí)工程師，碩士，研究方向：建筑電氣工程與管理;黃慶祥（1991-），男，湖南寧鄉(xiāng)人，廣西廣播電視大學(xué)基建處助理工程師，研究方向：土建工程施工技術(shù)與管理。

[責(zé)任編輯 韋 臻]