BIM技術(shù)在公路品質(zhì)工程建設(shè)中的應(yīng)用

鮑 濤

江蘇育通交通工程咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司

1 引言

2016年12月新概念“品質(zhì)工程”從交通運(yùn)輸部發(fā)布并正式實(shí)施。五大新發(fā)展概念是品質(zhì)工程建設(shè)的根本和BIM技術(shù)為主的工程數(shù)字化概念相同。工程建設(shè)中至關(guān)重要的技術(shù)為數(shù)字化技術(shù)，也是交通建設(shè)管理的關(guān)鍵，有效推廣是為了工程項(xiàng)目建設(shè)能夠得到提高，也是提高公路工程設(shè)計(jì)與品質(zhì)建造的主要步驟。工程數(shù)字化大數(shù)據(jù)的根本來源于BIM技術(shù),為促進(jìn)區(qū)域數(shù)字經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步具有重要作用。

2 工程數(shù)字化技術(shù)在公路品質(zhì)工程建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目背景

本文以項(xiàng)目青洋路快速化（滆湖路-武進(jìn)大道）工程為實(shí)例進(jìn)行論述，本項(xiàng)目路線起于滆湖東路北側(cè)，順接現(xiàn)狀青洋路高架跳水臺，往南沿現(xiàn)狀青洋路老路布線，止于武進(jìn)大道北側(cè)，與青洋路一期工程跨武進(jìn)大道橋相順接，路線全長6.735km。起點(diǎn)樁號K0+000.000，終點(diǎn)樁號K6+735.000。本標(biāo)段工程主要建設(shè)內(nèi)容包括橋梁10 座，其中高架橋1 座，上下匝道6 座，地面橋3 座，設(shè)置涵洞10道。同步實(shí)施雨水等管道，以及道路綠化、交通標(biāo)志標(biāo)線等附屬工程。

本標(biāo)段施工單位為中鐵大橋局集團(tuán)有限公司，監(jiān)理單位為江蘇育通交通工程咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司。監(jiān)理服務(wù)范圍包括：對應(yīng)施工標(biāo)段的路基、路面、橋梁、排水、交安、監(jiān)控、照明、綠化及其他附屬配套設(shè)施等的質(zhì)量、安全、環(huán)保、費(fèi)用、進(jìn)度、合同、創(chuàng)優(yōu)及其他事項(xiàng)管理等監(jiān)理工作及缺陷責(zé)任期監(jiān)理工作。

為有效提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)與管理建設(shè)體系，將BIM 技術(shù)作為示范項(xiàng)目，現(xiàn)已開展并做好BIM應(yīng)用技術(shù)、策劃方案與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)每個(gè)環(huán)節(jié)的BIM 應(yīng)用，而且施工過程中BIM 的項(xiàng)目建設(shè)管理已經(jīng)得到有序進(jìn)展。BIM 應(yīng)用技術(shù)在施工過程中累積了豐富的經(jīng)驗(yàn)，這為項(xiàng)目后期運(yùn)營管控做出了有力的信息依據(jù)，進(jìn)一步推動項(xiàng)目BIM技術(shù)的應(yīng)用。

2.2 設(shè)計(jì)BIM技術(shù)提升公路勘察設(shè)計(jì)品質(zhì)

前期的項(xiàng)目設(shè)計(jì)是決定此次項(xiàng)目投資與施工質(zhì)量的主要因素，前期項(xiàng)目策劃環(huán)節(jié)可有效控制項(xiàng)目的施工成本。應(yīng)用BIM技術(shù)將公路勘察設(shè)計(jì)工作做到位，盡可能降低在施工運(yùn)行中所產(chǎn)生的事故，有利于此次項(xiàng)目質(zhì)量的提高。

2.2.1 三維數(shù)字化勘測提高勘測效率和精度

由于傳統(tǒng)的公路全線長且精度高，導(dǎo)致后期容易產(chǎn)生一系列變更問題。選取新的勘察技術(shù)為有效提升并優(yōu)化項(xiàng)目勘測的管理體系與現(xiàn)代化水平。經(jīng)過測量技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化勘察手段是作為高效測量方案之一。此次項(xiàng)目由無人機(jī)檢測得到的三維地形與BIM技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，取得全線三維實(shí)景建模，將三維地質(zhì)模型建立好，為達(dá)成數(shù)字集成管理方案，對于公路勘測技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動化、信息化以及智能化發(fā)展做出有力的支撐。

2.2.2 三維方案設(shè)計(jì)提高方案分析和決策能力

在整個(gè)項(xiàng)目中，能夠直接影響項(xiàng)目投資與具體實(shí)施的重要環(huán)節(jié)是方案設(shè)計(jì)。選取恰當(dāng)?shù)牡缆肪€形是作為整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵，不僅僅要確保線形的美觀、和環(huán)境的匹配程度，而且還要滿足地質(zhì)需求以及控制到最低成本。傳統(tǒng)的CAD技術(shù)面對問題時(shí)很難進(jìn)行綜合處理，往往會因考慮不周而致使線形設(shè)計(jì)不規(guī)范等問題，如果前期發(fā)現(xiàn)及時(shí)并立即整改，依舊會對后面一系列的工作增加難度。BIM技術(shù)則不同，主要依據(jù)三維模型，工程數(shù)據(jù)較完整，信息完全真實(shí)性，處于三維空間時(shí)具有計(jì)算分析功能，使用CIS可以建立地形信息模型，且?guī)в械刭|(zhì)信息。所以，通過BIM與CIS技術(shù)中優(yōu)良性能與計(jì)算分析性能，能夠處理好道路線形的決策和評價(jià)優(yōu)化現(xiàn)象。

2.2.3 基于BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)減少對接不暢導(dǎo)致的質(zhì)量問題

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，信息傳遞的丟失、延后直接影響設(shè)計(jì)質(zhì)量。基于發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與BIM 技術(shù)結(jié)合，一個(gè)模型可接收多個(gè)專業(yè)不同的設(shè)計(jì)人員共同進(jìn)展，達(dá)到有效地實(shí)時(shí)對接。

2.2.4 三維設(shè)計(jì)校審減少設(shè)計(jì)錯(cuò)漏碰缺

基于BIM 模型展開設(shè)計(jì)校審與三維協(xié)同會簽審核，能夠較好的完成校審體系的數(shù)字化管控，確保校審流程數(shù)據(jù)的全面性輸送。對于施工圖的具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，還能利用數(shù)字技術(shù)的三維可視化技術(shù)、4D 施工模擬技術(shù)以及碰撞檢查技術(shù)等方案，能夠有效輔助設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)問題、迅速處理因碰撞、凈空不足造成的一系列問題，降低現(xiàn)場返工，進(jìn)一步減少了濫用資源現(xiàn)象，能夠及時(shí)統(tǒng)計(jì)好工程量，降低建設(shè)資源損耗，設(shè)計(jì)質(zhì)量得到顯著提升（見圖1）。

圖1 互通排水碰撞檢測示例圖

3 建設(shè)過程數(shù)字化管理

在傳統(tǒng)的施工流程中，因圖紙以及更改進(jìn)度計(jì)劃等因素導(dǎo)致項(xiàng)目延期、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范、不合理的管理模式、需要再次返工等現(xiàn)象，致使這種問題發(fā)生的關(guān)鍵是管理人員僅憑借經(jīng)驗(yàn)之談開展溝通和管控。此項(xiàng)目通過BIM工程數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行全過程精細(xì)化統(tǒng)治，有利于成本、質(zhì)量等工程項(xiàng)目階段的提升，也為后期數(shù)字資料奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.1 BIM數(shù)字化技術(shù)提高施工仿真和優(yōu)化效率

與傳統(tǒng)相對比，運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行公路建設(shè)的仿真模擬試驗(yàn)?zāi)軌驍M化出更為真切的地質(zhì)環(huán)境，根據(jù)數(shù)字孿生這一技術(shù)對較重要的施工工藝展開虛擬模擬，在現(xiàn)場建造開始前做好預(yù)判以及前期完善工作，大大降低了施工過程中潛在問題的發(fā)生。此次項(xiàng)目利用三維數(shù)字化進(jìn)行一系列的空間布置模擬，在真實(shí)情景下施工場地滿足了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃與集成化管理，為順利完成現(xiàn)場運(yùn)輸?shù)缆纷龀鰜碛辛χ危ㄒ妶D2）。

圖2 項(xiàng)目施工場地布置優(yōu)化示意圖

3.2 數(shù)字化管理提高施工過程的資源管控

在建設(shè)的整個(gè)過程中會產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)與資料，以往的施工流程管理主要分為紙質(zhì)文檔與線上兩種管理模式，與現(xiàn)場實(shí)施項(xiàng)目銜接不上，極易發(fā)生管理資料和現(xiàn)場施工不符，引發(fā)數(shù)據(jù)編改，導(dǎo)致數(shù)據(jù)內(nèi)容不準(zhǔn)確；施工中物料沒有得到嚴(yán)格的管理，優(yōu)質(zhì)物料與場地標(biāo)準(zhǔn)化管控很難實(shí)現(xiàn)；不能立即轉(zhuǎn)達(dá)調(diào)整施工計(jì)劃的有關(guān)信息，很難利用三維可視化展開直觀了解。在整個(gè)施工中利用BIM 數(shù)字孿生模型進(jìn)行安全質(zhì)量以及成本進(jìn)度監(jiān)管，促使施工過程資源管控和數(shù)字模型進(jìn)行有效結(jié)合，利用數(shù)字模型進(jìn)行現(xiàn)場工程預(yù)判，監(jiān)管好質(zhì)量問題與具體的資金流情況，施工流程中資源管理得到了大大提升。

3.3 數(shù)字化交付提升項(xiàng)目竣工交付成果

項(xiàng)目進(jìn)行竣工交付時(shí)，利用數(shù)字化交付成果對整個(gè)項(xiàng)目展開進(jìn)一步施工質(zhì)量的復(fù)查工作，依據(jù)BIM 數(shù)字化成果進(jìn)行竣工核算，可有效提升項(xiàng)目竣工核算的精確度及效率。通過數(shù)字化竣工交付成果，能夠帶來項(xiàng)目策劃與施工整個(gè)流程的統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息，還能與BIM可視化模型展開有效結(jié)合，將為后期業(yè)主維護(hù)帶來了可靠數(shù)據(jù)。

4 基于BIM和大數(shù)據(jù)的運(yùn)維管理

公路項(xiàng)目在運(yùn)維管理環(huán)節(jié)具有很大的數(shù)據(jù)信息量及繁雜的管理流程。傳統(tǒng)的管理模式為人工管理，無法進(jìn)行高效儲存資料與快速查詢模式，經(jīng)常致使資料丟失、輸送信息滯后、不便于查詢和探析，對資料數(shù)據(jù)不能規(guī)范化、有序管理，項(xiàng)目建設(shè)整個(gè)流程的信息庫，有利于建設(shè)流程的資料信息進(jìn)行統(tǒng)一分類儲存。而且還可以利用數(shù)據(jù)儲存模式保存建設(shè)流程中引發(fā)的大量資料，記載資料儲存方位與資料更改流程，還能通過計(jì)算機(jī)檢索功能開始快捷搜索。施工開始后做好項(xiàng)目建設(shè)信息庫的工作，為有效管理整個(gè)項(xiàng)目流程的資料信息。

利用BIM技術(shù)、GIS技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)等大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)，通過移動數(shù)據(jù)獲取道路交通設(shè)施情況與公路環(huán)境氣象狀態(tài)信息，能夠產(chǎn)生對于BIM與大數(shù)據(jù)數(shù)字化資產(chǎn)及運(yùn)營管控體質(zhì)。并將此連接到項(xiàng)目建設(shè)方的養(yǎng)護(hù)信息體系中，能夠完成養(yǎng)護(hù)信息一體化，便于儲存、管控、互換共享、探析與運(yùn)用，是養(yǎng)護(hù)決策方提供的有力支撐，進(jìn)一步提高了養(yǎng)護(hù)決策的規(guī)范成果（見圖3）。

圖3 基于BM和大數(shù)據(jù)的項(xiàng)目運(yùn)營管理示例圖

5 項(xiàng)目數(shù)字化品質(zhì)工程建設(shè)保障措施

5.1 加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，組建數(shù)字化實(shí)施團(tuán)隊(duì)

項(xiàng)目在建設(shè)過程中涉及很多參與方，想要統(tǒng)一進(jìn)行管理、實(shí)施流程規(guī)范化，推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)在此次項(xiàng)目中的應(yīng)用，需要在項(xiàng)目開始前策劃一個(gè)可靠的計(jì)劃流程，建立BIM 組織實(shí)施部門。將組織機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分工，為保證BIM技術(shù)應(yīng)用能夠順利進(jìn)展。

5.2 專項(xiàng)資金保障

此次項(xiàng)目通過BIM技術(shù)提高工程造價(jià)再將其加到項(xiàng)目建設(shè)成本中，留有專業(yè)財(cái)政資金，為培養(yǎng)工程技術(shù)人員與建立BIM管理體系、順利運(yùn)行及后續(xù)的升級改造等工序。

5.3 建立BIM實(shí)施流程和標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目開始前制定標(biāo)準(zhǔn)的工作流程與規(guī)范，進(jìn)行統(tǒng)一管控BIM 應(yīng)用技術(shù)，確定BIM 應(yīng)用點(diǎn)及重要環(huán)節(jié)BIM 技術(shù)應(yīng)用的詳細(xì)內(nèi)容，規(guī)定項(xiàng)目級BIM規(guī)范化實(shí)施，引導(dǎo)并規(guī)范此項(xiàng)目的各個(gè)參與方在實(shí)施BIM 中的模型號、權(quán)限設(shè)置以及對象參與化等有關(guān)技術(shù)流程，有效提升各個(gè)參與方的BIM 項(xiàng)目實(shí)施效果（見圖4）。

圖4 項(xiàng)目模型文件命名和組裝原則流程圖

5.4 建立BIM成果審查機(jī)制

依據(jù)攻關(guān)行動建立較為完善的BIM 成果管理體系，對于統(tǒng)一模型與圖紙、創(chuàng)建模型是否達(dá)到BIM 規(guī)范化需求等。將項(xiàng)目BIM 成果審核表做好再上交給有關(guān)單位進(jìn)行調(diào)整處理，處理好之后開始二次審核，直到所有意見解決好即可。

6 結(jié)語

品質(zhì)工程是作為建設(shè)公路最關(guān)鍵、也是今后堅(jiān)持努力的發(fā)展目標(biāo)，對于不斷改進(jìn)技術(shù)與管理技術(shù)，提高并優(yōu)化項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)過程中的科技含量，是完成品質(zhì)工程的必經(jīng)之路。依據(jù)BIM技術(shù)進(jìn)行工程數(shù)字化技術(shù)的探析與應(yīng)用，是通往公路工程建設(shè)的有力途徑。本文將通過數(shù)字化技術(shù)去處理建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工流程中產(chǎn)生的問題，進(jìn)一步提升公路工程的建設(shè)品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目統(tǒng)一管理制度。作為新理念的BIM技術(shù)及管理體制對后期整個(gè)交通行業(yè)的生產(chǎn)手段一定會有顯著提升，促進(jìn)整個(gè)公路項(xiàng)目建設(shè)和交通行業(yè)的有力發(fā)展。