公路工程BIM技術(shù)發(fā)展路徑研究

王琦 遼寧建筑職業(yè)學(xué)院

現(xiàn)階段，工程建設(shè)行業(yè)隨著整體經(jīng)濟(jì)潮流，從高速發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型，面對(duì)多主體、多人員、多工種、多專業(yè)、多設(shè)備、多交叉、高技術(shù)的綜合而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要做好安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)安全文明施工，就需應(yīng)用系統(tǒng)、科學(xué)方法進(jìn)行管理。建立“安全信息化+BIM”的數(shù)字化安全管理模式，將人、機(jī)、料、法、環(huán)等生產(chǎn)要素結(jié)合物聯(lián)技術(shù)，融入BIM+GIS 三維空間，構(gòu)建集成管理環(huán)境，有效提高企業(yè)管控效率；利用BIM技術(shù)構(gòu)建仿真施工環(huán)境，進(jìn)行培訓(xùn)交底、風(fēng)險(xiǎn)辨控、應(yīng)急模擬演練，提高安全工作實(shí)效；將安全大數(shù)據(jù)與BIM 模型相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)零距離的管理決策；提高企業(yè)自主管控效率的同時(shí)提升監(jiān)管效能，降低安全風(fēng)險(xiǎn)和減少事故隱患，全面推進(jìn)安全發(fā)展。

一、BIM的概念

對(duì)建筑信息模型（BIM）來說，主要應(yīng)用了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，能夠提升項(xiàng)目施工管理體系智能化和自動(dòng)化水平。BIM 技術(shù)最早出現(xiàn)于美國(guó)，在二十世紀(jì)九十年代開始得到應(yīng)用，但是直到現(xiàn)在未對(duì)BIM 技術(shù)作出統(tǒng)一、明確的定義。結(jié)合美國(guó)麥格勞·希爾建筑信息公司為BIM 技術(shù)的定義可知，其屬于一種計(jì)算機(jī)數(shù)字模型，能夠在建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)進(jìn)行應(yīng)用，能夠?yàn)楣こ绦侍峁┛煽勘Ｕ?，大幅度降低工程周期。結(jié)合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)在BIM 技術(shù)上的定義可知，主要是建筑構(gòu)件和功能特性的數(shù)字化表達(dá)。2002 年，美國(guó)Autodesk 公司制定了相應(yīng)的BIM 技術(shù)方案，為建筑創(chuàng)新設(shè)計(jì)奠定了良好基礎(chǔ)，促使建筑項(xiàng)目施工管理方式更加科學(xué)合理，有利于實(shí)時(shí)掌握項(xiàng)目施工進(jìn)度情況，在先進(jìn)管理平臺(tái)支持下，提升了項(xiàng)目施工管理的效率與水平。

二、公路工程BIM技術(shù)發(fā)展路徑

（一）公路工程BIM技術(shù)發(fā)展階段

2017 年12 月交通運(yùn)輸部印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)公路水運(yùn)工程應(yīng)用BIM 技術(shù)的指導(dǎo)意見》，文件中多次強(qiáng)調(diào)支持并鼓勵(lì)相關(guān)單位積極研究和應(yīng)用BIM 技術(shù)，將BIM 技術(shù)基礎(chǔ)平臺(tái)研發(fā)作為企業(yè)發(fā)展的長(zhǎng)期戰(zhàn)略任務(wù)，推動(dòng)BIM 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，并給予明確的政策支持。由此可見，公路工程的BIM 應(yīng)用勢(shì)在必行，且隨著應(yīng)用的不斷深入，將給公路工程行業(yè)帶來革命性的變化。2017 年開始，交通基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的各大設(shè)計(jì)院積極響應(yīng)政策號(hào)召，相繼組建BIM 中心或相關(guān)團(tuán)隊(duì)，開展BIM 相關(guān)技術(shù)在公路工程中的研發(fā)應(yīng)用工作，各省、自治區(qū)以及直轄市的交通行業(yè)主管部門都在積極推進(jìn)公路BIM應(yīng)用示范工程的建設(shè)。中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院BIM 應(yīng)用推廣中心承擔(dān)了交通運(yùn)輸部第一批公路BIM 技術(shù)應(yīng)用示范項(xiàng)目中的2項(xiàng)，分別為貴州都勻至安順高速公路項(xiàng)目和京滬高速公路萊蕪至臨沂（魯蘇界）段改擴(kuò)建工程。同時(shí)中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院BIM 應(yīng)用推廣中心作為主要編寫單位之一，也承擔(dān)了交通運(yùn)輸部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》《公路工程設(shè)計(jì)信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》及《公路工程施工信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》的制定工作。根據(jù)中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院近年來工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，本文提出BIM 技術(shù)在公路工程中應(yīng)用發(fā)展將經(jīng)歷3個(gè)階段，即起步階段、高速發(fā)展階段和成熟階段。要真正實(shí)現(xiàn)公路工程設(shè)計(jì)行業(yè)由目前基于圖紙的二維設(shè)計(jì)向基于BIM 模型的三維設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變絕非易事，需要一代科研人員，用10 年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)平臺(tái)的研發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備，才能完成公路工程行業(yè)管理模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

（二）建立環(huán)境模型的要點(diǎn)

公路工程設(shè)計(jì)階段要建立環(huán)境模型，其間主要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)取得三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再根據(jù)CAD 地形圖的矢量化特點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)算和數(shù)據(jù)分析，以確保其符合公路工程地面情況，在此基礎(chǔ)上建立三角網(wǎng)格地形模型。然后，要借助航拍及衛(wèi)星等手段，對(duì)比航拍照片、衛(wèi)星照片與三角網(wǎng)格地形模型，以達(dá)到重疊為止，這樣能夠充分保證地面狀況、地質(zhì)地況真實(shí)、清晰，根據(jù)實(shí)際需要，為環(huán)境模型添加相關(guān)內(nèi)容，完善環(huán)境模型板塊，尤其是地面實(shí)際分布的鐵路、公路以及已有規(guī)劃區(qū)。地形因素會(huì)影響公路工程設(shè)計(jì)和施工，加上公路工程的空間跨度大，使得公路工程設(shè)計(jì)具有一定的難度。因此，在建立環(huán)境模型時(shí)，人們可以利用傾斜測(cè)量與激光點(diǎn)云，將地質(zhì)地貌數(shù)據(jù)添加到環(huán)境模型中。設(shè)計(jì)階段充分考慮地質(zhì)地貌因素的影響，可以為施工階段規(guī)避地質(zhì)地貌因素的影響做好準(zhǔn)備。即使出現(xiàn)線路和地面狀況發(fā)生變化，環(huán)境模型也能夠第一時(shí)間感知并做出相應(yīng)變化，及時(shí)獲取變動(dòng)數(shù)據(jù)，使得設(shè)計(jì)方案能夠根據(jù)實(shí)際變動(dòng)情況進(jìn)行調(diào)整，保證設(shè)計(jì)方案科學(xué)、合理、可行。

（三）進(jìn)度對(duì)比控制

項(xiàng)目實(shí)施過程中應(yīng)關(guān)注項(xiàng)目進(jìn)度，在計(jì)劃和進(jìn)度上作出對(duì)比，對(duì)進(jìn)度進(jìn)行分析后掌握偏差與問題，制定有效的解決問題方案。基于BIM 的進(jìn)度管理系統(tǒng)中擁有多種分析方法，能夠完成對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度表的深入分析。利用BIM 施工進(jìn)度管理系統(tǒng)，能夠獲得相應(yīng)的跟蹤視圖，管理人員采取設(shè)置視圖顏色的方法，對(duì)計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度作出對(duì)比。此外，在分析項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)度模型、實(shí)際進(jìn)度模型和現(xiàn)場(chǎng)條件后，能夠充分了解建筑物變化情況，找出并解決施工進(jìn)度偏差等問題。

三、結(jié)語

公路工程設(shè)計(jì)充分利用BIM 技術(shù)，有助于提高公路工程設(shè)計(jì)水平和施工質(zhì)量，方便后期養(yǎng)護(hù)管理。在公路工程中，BIM 技術(shù)應(yīng)用主要通過設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)等方面體現(xiàn)。BIM 技術(shù)在公路工程設(shè)計(jì)中的大力推廣和應(yīng)用有利于我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展，對(duì)擴(kuò)大交通運(yùn)輸業(yè)規(guī)模，加快工程建設(shè)進(jìn)度，延長(zhǎng)公路使用壽命，保證道路交通安全都有重要意義。從目前來看，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)在公路工程設(shè)計(jì)中的作用，仍需要較長(zhǎng)時(shí)間，因此，公路工程設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)對(duì)BIM 技術(shù)的理論研究與實(shí)踐探索，重視BIM 技術(shù)在公路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提升公路工程設(shè)計(jì)水平。