淺談G341線環(huán)縣（二十里溝口）至車路崾峴（甘寧界）公路從傳統(tǒng)管理到數(shù)字化管理的應(yīng)用研究

王興濤

（甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司，甘肅蘭州 730030）

1.項(xiàng)目概況

G341線環(huán)縣二車公路為《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013年-2030年)》東西橫線中膠南至海晏公路的組成部分，是在建的打慶、甜永、銀固高速公路的連接線，也是慶陽(yáng)市煤炭、石油運(yùn)輸及省際出境通道。本項(xiàng)目起點(diǎn)位于慶陽(yáng)市環(huán)縣（二十里溝口），與甜木公路路相接，途經(jīng)洪德、虎洞、車道、毛井、蘆家灣等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，終點(diǎn)位于車路崾峴（甘寧界），與寧夏S203線相接，該項(xiàng)目實(shí)施對(duì)加快慶陽(yáng)市公路網(wǎng)建設(shè)步伐，對(duì)后續(xù)盤活省內(nèi)資源、填補(bǔ)交通基礎(chǔ)設(shè)施短板具有示范意義。而數(shù)字化轉(zhuǎn)型是國(guó)家既定的戰(zhàn)略方針，也是交通強(qiáng)國(guó)的目的之一，更是達(dá)成智慧化公路管理必不可少的環(huán)節(jié)之一。

2.數(shù)字化轉(zhuǎn)型

當(dāng)公路工程企業(yè)隨著科技進(jìn)步而采用新技術(shù)、新模式來(lái)開(kāi)展業(yè)務(wù)工作中，他們就是在實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字化轉(zhuǎn)型從根本上是企業(yè)對(duì)于新技術(shù)、新手段的一次創(chuàng)新應(yīng)用，通過(guò)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)高效的管理。

現(xiàn)階段我們的認(rèn)知，相比新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，技術(shù)的落后更讓人頭痛。在許多種情況下，這一點(diǎn)都是可以實(shí)現(xiàn)的。我們的智能設(shè)備上存有可保證我們每一天高效辦公及生活的所需數(shù)據(jù)，這些功能包括文字圖片處理工具、鬧鐘、支付方式、音視頻等功能。但是，當(dāng)新技術(shù)不能為我們所用時(shí)，不能為我們提供便利時(shí)，我們會(huì)感到非常無(wú)助。例如，一次次技術(shù)交流因?yàn)橹挥袔讖埇F(xiàn)場(chǎng)照片把工地的全貌展示不全而導(dǎo)致問(wèn)題解決不全面等。

所以，工程類企業(yè)必須進(jìn)行技術(shù)投資，以便于我們所期望的方式為技術(shù)員、工人、項(xiàng)目決策者、道路管理者、道路使用者提供服務(wù)。要部署互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及移動(dòng)應(yīng)用等數(shù)據(jù)服務(wù)，必須采用全新的存儲(chǔ)、分析、自動(dòng)化和管理方式。之后，業(yè)主及客戶會(huì)要求實(shí)現(xiàn)更多功能的完善及改進(jìn)，因?yàn)樗麄儠?huì)在日常工作及生活中慢慢習(xí)慣于某些體驗(yàn)，從而在潛移默化中不斷形成工程類企業(yè)從傳統(tǒng)粗放的管理到數(shù)字化精細(xì)管理的轉(zhuǎn)型。

3.數(shù)字化管理的具體應(yīng)用

3.1 施工模型深化

實(shí)景建模過(guò)程中，采用哈瓦無(wú)人機(jī)搭載RTK（動(dòng)態(tài)GPS）進(jìn)行傾斜攝影測(cè)量，提高測(cè)量精度。采用“BentLey Context Capture”及“BentLey Context Capture Editor”對(duì)傾斜測(cè)量模型進(jìn)行建立及修改，保證實(shí)景模型能滿足精度及質(zhì)量相關(guān)要求。

BIM模型制作過(guò)程中，三維地形模型的建立采用“Autodesk Infraworks”及“BentLey OpenRoads Designer”雙平臺(tái)軟件聯(lián)合應(yīng)用，保證建立精確的三維地形模型；路線平縱面、交叉設(shè)計(jì)及道路橫斷面設(shè)計(jì)采用“BentLey-Open Roads Designer”軟件，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)制作相關(guān)插件導(dǎo)入緯地?cái)?shù)據(jù)，保證與二維設(shè)計(jì)的一致性，橋梁工程及隧道工程采用“BentLey Microstation”與“BentLey Open-Bridge Modeler”制作，渲染展示采用“BentLey Lumen Rt”進(jìn)行渲染制作，交安綠化工程采用“BentLey Microstation”制作，房建模型采用“Bentley AECOsim Building Designer”及Autodesk Revit軟件制作。創(chuàng)建包括路基工程、橋梁工程等多專業(yè)工程模型、其他附屬設(shè)施（含橋面鋪裝、護(hù)欄、排水系統(tǒng)、伸縮裝置等）以及交安設(shè)施（標(biāo)識(shí)標(biāo)牌、路面標(biāo)線和預(yù)留預(yù)埋等）的綜合協(xié)調(diào)、可視化BIM模型，如圖1所示）。

圖1 可視化橋梁BIM模型

3.2 可視化圖紙復(fù)核

公路工程作為施工流程復(fù)雜、數(shù)據(jù)信息量大、施工難度高及成本難以控制的工程領(lǐng)域，在國(guó)家大力發(fā)展“新基建”的時(shí)間點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)跟隨時(shí)代及產(chǎn)業(yè)變革的步伐，享受工程信息化所帶來(lái)的紅利[2]。

傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)圖紙往往不能全面反映公路工程各專業(yè)、各系統(tǒng)之間的碰撞可能，同時(shí)由于二維設(shè)計(jì)的離散型為不可預(yù)見(jiàn)性，設(shè)計(jì)上難以避免存在一些問(wèn)題[3]。而采用BIM技術(shù)，模型設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)依據(jù)各類結(jié)構(gòu)物的圖紙尺寸，需要詳細(xì)讀取圖紙中的幾何圖形、尺寸標(biāo)注、說(shuō)明等數(shù)據(jù)，在此過(guò)程中會(huì)很容易發(fā)現(xiàn)二維圖紙中不易察覺(jué)的空間細(xì)節(jié)問(wèn)題，如圖形錯(cuò)位、標(biāo)注錯(cuò)誤。

利用現(xiàn)有的技術(shù)，再根據(jù)公路施工圖設(shè)計(jì)文件，利用“Bentley OpenRoads Designer”軟件對(duì)路線平縱面、路面結(jié)構(gòu)、路基邊坡、防護(hù)等建立三維模型，如圖2所示。模型能準(zhǔn)確表達(dá)道路平面線位、線型的布設(shè)，縱斷面的高程信息，立交形式及匝道布置的空間關(guān)系，路基邊坡坡率及平臺(tái)高度，路面類型，邊溝等排水設(shè)施的位置及類型。

圖2 Bentley OpenRoads Designer軟件模型

基于BIM的平縱設(shè)計(jì)，是利用其參數(shù)化程度與可視化程度高的特點(diǎn)，以工程師熟悉的方式還原平面展線與縱面拉坡的結(jié)果，并動(dòng)態(tài)同步顯示平、縱、橫的調(diào)整情況，實(shí)時(shí)反饋相應(yīng)的工程情況。基于BIM的路線設(shè)計(jì)工具，錄入了基本的中國(guó)路線及交叉規(guī)范，能實(shí)時(shí)檢查當(dāng)前線形的合規(guī)性?；谝陨显?，設(shè)計(jì)人員能夠更加全面、精細(xì)、高效地對(duì)路線設(shè)計(jì)平縱進(jìn)行優(yōu)化，其優(yōu)化結(jié)果將更為科學(xué)、經(jīng)濟(jì)及更合理。并可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)漏差缺、橋梁凈高不足、橋墩布設(shè)位置不合理、路基橋梁交匯處重疊等問(wèn)題，減少設(shè)計(jì)變更，提高設(shè)計(jì)圖紙交付效率，優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量。與業(yè)主及施工單位進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通的同時(shí)，不僅能及時(shí)排除項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)中可能遇到的碰撞沖突，更能提高設(shè)計(jì)交付的效率，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量[4]。

3.3 施工工藝模擬

施工工藝模擬是針對(duì)各類工程提供施工工藝培訓(xùn)解決方案。傳統(tǒng)的施工技術(shù)交底通常以文字描述為主，口頭講授的方式為輔對(duì)工人進(jìn)行交底。這樣的交底方式存在較大弊端，施工工人一旦出現(xiàn)理解錯(cuò)誤，就會(huì)存在較大風(fēng)險(xiǎn)的質(zhì)量和安全隱患，對(duì)工程極為不利。通過(guò)構(gòu)建真實(shí)的施工場(chǎng)景，可對(duì)各類復(fù)雜工程施工工藝進(jìn)行模擬，用戶可以在真實(shí)通過(guò)視頻演繹方式觀看施工工藝流程，加強(qiáng)技術(shù)員及施工隊(duì)伍對(duì)施工工藝的熟練程度，從而提高工程質(zhì)量。

還可以通過(guò)BIM三維可視化技術(shù)對(duì)互通區(qū)交通組織實(shí)施方案進(jìn)行模擬，可使建設(shè)單位、施工單位更加直觀地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。通過(guò)建立精確的BIM模型，相關(guān)建設(shè)單位可在模型中與交通及鐵路有關(guān)運(yùn)輸部門配合，共同制定在施工期間的相關(guān)交通組織設(shè)計(jì)方案，更直觀確保在施工期間保證被交路的正常通行[5]。

3.4 建立TIM項(xiàng)目管控平臺(tái)

首先有了BIM（建筑信息模型），然后有了GIS（地理信息系統(tǒng)）為我們的平臺(tái)帶來(lái)了場(chǎng)景、服務(wù)及計(jì)算，然后再利用IOT（物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)，實(shí)時(shí)采集聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息[6]，實(shí)現(xiàn)物理對(duì)象互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，最后形成BIM+GIS+IOT的TIM（交通全信息模型）項(xiàng)目管控平臺(tái)，如圖3所示，提供了一個(gè)模型應(yīng)用與數(shù)據(jù)應(yīng)用的三維場(chǎng)景，并且服務(wù)于項(xiàng)目管理的業(yè)務(wù)本身。其中TIM項(xiàng)目管控平臺(tái)中生產(chǎn)進(jìn)度管理模塊以WBS工序分解為主線，通過(guò)系統(tǒng)后臺(tái)設(shè)定施工現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)計(jì)劃、清單、0#臺(tái)賬等管理流程和現(xiàn)場(chǎng)施工人員手機(jī)App實(shí)時(shí)進(jìn)度上報(bào)、現(xiàn)場(chǎng)圖片上傳，驅(qū)動(dòng)各崗位、施工隊(duì)伍完成工作任務(wù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)施工日進(jìn)度、月進(jìn)度的準(zhǔn)確匯總上報(bào)，準(zhǔn)確及時(shí)反映項(xiàng)目建設(shè)的進(jìn)度情況。利用生產(chǎn)任務(wù)管理模塊，管理人員能實(shí)時(shí)跟蹤每日、每月任務(wù)完成情況，為實(shí)時(shí)調(diào)整、月中糾偏、月末總結(jié)提供準(zhǔn)確依據(jù)，保證了施工生產(chǎn)按月初計(jì)劃有序推進(jìn)。利用生產(chǎn)任務(wù)管理模塊，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)度貨幣化，讓進(jìn)度可控、質(zhì)量預(yù)控、安全預(yù)控。

圖3 BIM+GIS+IOT的TIM項(xiàng)目管控平臺(tái)

3.5 結(jié)論

由于公路工程項(xiàng)目是一個(gè)龐雜的系統(tǒng)，它不同于單體或有限范圍內(nèi)的一般建筑。施工是以單體構(gòu)造物為一個(gè)單位，但要對(duì)一條公路甚至數(shù)條公路線進(jìn)行項(xiàng)目的整體全生命周期管理，包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維養(yǎng)護(hù)等各階段的整體管理，則需要一個(gè)數(shù)智化的系統(tǒng)。這個(gè)數(shù)智化的系統(tǒng)不同于一般管理系統(tǒng)，而是一個(gè)有大量數(shù)據(jù)、三維BIM模型、實(shí)景模型、真實(shí)場(chǎng)景、智慧感知于一體的管理系統(tǒng)，需要引入TIM的做法來(lái)實(shí)現(xiàn)，這也是公路TIM應(yīng)用不同于其他行業(yè)的重要區(qū)別之一。

4.結(jié)語(yǔ)

由于公路項(xiàng)目多專業(yè)、多進(jìn)程的特點(diǎn)，需要專業(yè)間相互配合、密切協(xié)作、協(xié)同發(fā)展。協(xié)同發(fā)展是方便各參與專業(yè)之間協(xié)作、提高整體設(shè)計(jì)質(zhì)量、管理質(zhì)量的有效途徑。對(duì)于設(shè)計(jì)部門，在TIM技術(shù)條件下，各參與專業(yè)的設(shè)計(jì)成果更為直觀，專業(yè)之間的協(xié)同也更為緊密，對(duì)TIM協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)的需求更加緊迫。對(duì)于管理部門，一個(gè)理想的TIM協(xié)同管理平臺(tái)具備各部門能夠?qū)崟r(shí)了解各工地的現(xiàn)狀，管理的權(quán)限與版本控制功能，管理流程控制和質(zhì)量控制措施。盡管任務(wù)艱巨，困難重重，但交通領(lǐng)域數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的歷史進(jìn)程不可阻擋，達(dá)成數(shù)字中國(guó)的戰(zhàn)略方針更不會(huì)更改，而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)管理到數(shù)字化管理也必將是實(shí)現(xiàn)數(shù)字中國(guó)夢(mèng)想的必經(jīng)之路。