市政道路設(shè)施養(yǎng)護(hù)中BIM技術(shù)應(yīng)用探討

【摘要】文章對BIM技術(shù)在城市道路設(shè)施維修中的運(yùn)用進(jìn)行探討。闡述了BIM技術(shù)的概況及其在維修管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀，特別是其在成本管理、質(zhì)量安全管理方面的具體應(yīng)用。分析了BIM技術(shù)在城市道路設(shè)施養(yǎng)護(hù)管理中的實(shí)際應(yīng)用效果，并探討了其在更廣泛行業(yè)中的應(yīng)用前景。研究表明，BIM技術(shù)在道路設(shè)施維護(hù)中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，為未來的技術(shù)發(fā)展積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；市政道路設(shè)施；維修養(yǎng)護(hù)

【中圖分類號】TU997 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）07-0022-03

0 引言

隨著新時(shí)期城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，城市道路設(shè)施的維修與管理工作越來越重要。在城市化進(jìn)程不斷加快的背景下，市政道路是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其關(guān)系著人們的日常出行與生活品質(zhì)，也關(guān)系著城市的整體形象與運(yùn)營效能。如何對其進(jìn)行有效、科學(xué)的管理與維修，是當(dāng)前城市管理與市政施工所要面對的一個(gè)重大問題。在信息化、智能化手段不斷發(fā)展的今天，BIM已逐步成為提升城市道路設(shè)施維護(hù)與維修水平的重要手段。BIM是一種將數(shù)字信息與三維建模相結(jié)合的方法，對提升公路設(shè)施管理效率、降低運(yùn)營成本、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。通過對BIM技術(shù)在市政公路設(shè)施維護(hù)方面的研究，以期推動(dòng)城市基礎(chǔ)設(shè)施管理向現(xiàn)代化、智能化、可持續(xù)的方向發(fā)展。

1 建筑信息模型（BIM）

1.1 BIM的概念

建筑信息模型（BIM）突破了傳統(tǒng)的平面圖表達(dá)方式，基于三維空間模型，將建設(shè)工程在整個(gè)生命周期中的全部信息進(jìn)行集成，如表1所示。其不僅包含了建筑物的幾何、物理及功能特性，而且包含了時(shí)間、費(fèi)用、設(shè)備管理等多個(gè)方面。BIM不只是一個(gè)簡單的三維建模，而是多學(xué)科、多階段、多主體的多學(xué)科協(xié)作的綜合。在此平臺(tái)上，各參與方能更有效地進(jìn)行交流、合作與決策，提升工程的總體收益[1]。

BIM的關(guān)鍵是其信息整合與協(xié)同。在傳統(tǒng)建設(shè)工程中，各參與方在設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理等方面采用的軟件體系不盡相同，造成了信息孤島、信息交流困難等問題。而BIM通過構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的建模與信息平臺(tái)，可以有效地集成各參與方的數(shù)據(jù)與信息，從而達(dá)到信息共享與有效管理的目的[2]。這樣，就能讓各參與方更方便地獲得所需要的資料，降低重復(fù)勞動(dòng)及交流誤會(huì)，從而提升專案的總體效率與品質(zhì)。同時(shí)，BIM還具有可視化、優(yōu)化分析、仿真模擬等多種功能。通過可視化的三維模型，使各參與方對工程的真實(shí)狀況有了更多的了解，降低了設(shè)計(jì)失誤，減少了工程變更的難度。通過BIM的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)、能耗、人流等方面的最優(yōu)分析，為項(xiàng)目的管理提供更加精確、全面的數(shù)據(jù)支撐。這使BIM技術(shù)成為建設(shè)項(xiàng)目管理中不可缺少的一部分。

1.2 BIM的基本功能

BIM又稱建筑信息建模。20世紀(jì)90年代，尼德文與托爾曼兩位教授分別提出了建筑產(chǎn)品模式與產(chǎn)品生命周期模式，并將兩者的主要特征加以整合，從而產(chǎn)生了BIM這一新概念。BIM是一種新型的信息系統(tǒng)。首先，BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)建筑工程的3D模型與可視化，讓設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等各方面都能對工程的真實(shí)狀況有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。這樣既能降低交流中的誤會(huì)，又能提高決策的有效性。其次，BIM具備較強(qiáng)的信息整合功能，可以將工程建設(shè)過程中的各種信息進(jìn)行有效整合，從而達(dá)到信息共享與有效管理的目的。同時(shí)，BIM技術(shù)還具有多主體參與、實(shí)時(shí)更新、沖突發(fā)現(xiàn)等特點(diǎn)，為工程建設(shè)提供了保障。最后，BIM技術(shù)還具備了優(yōu)化分析、仿真模擬等功能，為工程管理提供更加精確、完整的數(shù)據(jù)支撐。

2 BIM技術(shù)在市政道路管理中的應(yīng)用

2.1 造價(jià)管理

城市道路的運(yùn)營環(huán)境比較復(fù)雜，在長期運(yùn)營過程中，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)損傷、路面開裂、沉降和車轍等病害。城市道路維修工程的成本管理，是從施工到竣工驗(yàn)收，再到效益評價(jià)的全過程。在維修期，BIM可以對維修工程進(jìn)行成本預(yù)測、優(yōu)化與監(jiān)控，以達(dá)到維修方案優(yōu)化分配及后期運(yùn)行收益目的。

2.2 質(zhì)量安全管理

將BIM技術(shù)應(yīng)用于城市道路養(yǎng)護(hù)管理全過程，以仿真養(yǎng)護(hù)計(jì)劃與質(zhì)量安全保障機(jī)制為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵過程與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)辨識(shí)。BIM技術(shù)在維護(hù)管理中的應(yīng)用，須同質(zhì)量、安全等問題結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)在平臺(tái)上的動(dòng)態(tài)展示。在BIM技術(shù)的指導(dǎo)下，通過對工程前期質(zhì)量安全管理方案的研究，建立BIM技術(shù)下的維修風(fēng)險(xiǎn)處理模式，對維修中存在的問題進(jìn)行動(dòng)態(tài)追蹤，并對存在的問題進(jìn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，管理流程見圖1。

3 市政道路設(shè)施養(yǎng)護(hù)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 設(shè)施巡管

城市道路設(shè)施的維修養(yǎng)護(hù)，應(yīng)從設(shè)備巡檢入手。BIM技術(shù)的應(yīng)用，使設(shè)備巡檢工作更加高效、精準(zhǔn)。其中BIM技術(shù)可以將道路設(shè)施的位置、規(guī)模、材料和使用年限等信息進(jìn)行數(shù)字化管理，從而可以方便地進(jìn)行信息的檢索和共享。在巡視過程中，員工可以通過移動(dòng)設(shè)備登錄BIM模型，隨時(shí)掌握工程的運(yùn)行情況。對于發(fā)生的問題，可以在第一時(shí)間將其標(biāo)注在BIM上，生成相應(yīng)的維修工單。系統(tǒng)具有反饋及時(shí)、快速響應(yīng)的特點(diǎn)，大幅縮短了檢修周期，提高了檢修工作的效率[3]。同時(shí)，BIM技術(shù)也為設(shè)備巡檢開辟了新途徑。BIM技術(shù)融合了傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)獲取設(shè)備溫濕度、壓力等參數(shù)，并進(jìn)行智能分析和預(yù)警。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常狀況時(shí)，BIM會(huì)自動(dòng)預(yù)警，使施工人員能夠作出相應(yīng)反應(yīng)。智能化巡檢方式不僅可以提高設(shè)備管理的精度，而且可以節(jié)省人工。

3.2 日常養(yǎng)護(hù)

為確保城市道路設(shè)施的長期穩(wěn)定運(yùn)行，日常養(yǎng)護(hù)工作顯得尤為重要。首先，BIM可以為日常維修管理工作提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。利用BIM技術(shù)，使員工對設(shè)施的結(jié)構(gòu)、材料和使用情況有一個(gè)清晰的了解，從而制定更加科學(xué)合理的維護(hù)計(jì)劃。例如，對于不同材質(zhì)的道路，可依據(jù)其耐沖性和耐滑性等性能指標(biāo)，采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)周期和養(yǎng)護(hù)措施。其次，BIM技術(shù)為建筑結(jié)構(gòu)的日常維修提供了一種可視化方法。利用BIM技術(shù)，可以讓建筑工人隨時(shí)掌握設(shè)備的維修狀況，并對出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)檢測和處理。同時(shí)，BIM技術(shù)還可以和維護(hù)設(shè)備進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)維護(hù)工作的自動(dòng)化和智能化。例如，與無人機(jī)相結(jié)合，能夠自動(dòng)清掃和維修路面。最后，BIM技術(shù)也為維修管理提出了一種新的思想與方法。通過BIM中的數(shù)據(jù)分析功能，可以實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，找出故障的根源和規(guī)律，為下一步的檢修工作奠定基礎(chǔ)。通過對資料的分析，可以更好地指導(dǎo)高速公路的維修管理工作[4]。

3.3 集中維修

在市政道路設(shè)施養(yǎng)護(hù)中，集中維修是對設(shè)施進(jìn)行大規(guī)模修復(fù)和改造的重要手段。運(yùn)用BIM技術(shù)對維修進(jìn)行統(tǒng)一管理，可以大大提高維修工作的效率和質(zhì)量。首先，BIM技術(shù)可以為中央化的維修提供準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)方案。通過BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)師能夠清晰地了解設(shè)備的運(yùn)行狀況和存在的問題，從而制定出更加切實(shí)可行的維修方案。同時(shí)，BIM還可以對事故進(jìn)行檢測和模擬，確保維修方案的安全性和可行性。其次，BIM可以實(shí)現(xiàn)集中式的協(xié)同作業(yè)。運(yùn)用BIM技術(shù)，使各個(gè)專業(yè)維修人員可以共享信息和數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的協(xié)同設(shè)計(jì)和施工。這種協(xié)同工作方式不僅可以提高設(shè)備維修的效率，而且可以減少錯(cuò)誤、重復(fù)作業(yè)等現(xiàn)象。同時(shí)，BIM技術(shù)的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)集中維修的精細(xì)化管理成為可能[5]。通過BIM技術(shù)的進(jìn)度管理和質(zhì)量管理，可以對維修進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和評估，確保維修工作的高質(zhì)量完成。最后，BIM技術(shù)還可以為設(shè)備檢修管理工作提供數(shù)據(jù)支持，使設(shè)備檢修管理持續(xù)優(yōu)化和提高。

3.4 檢測工作

與普通的工程設(shè)施巡視工作不同，工程師更多的是通過相關(guān)的輔助設(shè)備，對道路設(shè)施的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件進(jìn)行專門的緊急檢查，但是由于視線范圍狹窄，數(shù)字化程度不高，以及對設(shè)施的侵蝕變形等問題，當(dāng)前只能以照片或手寫的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并且無法對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析與判斷。而BIM技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)z測的結(jié)果以三維模型的形式呈現(xiàn)出來，并且通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)來全面地存儲(chǔ)采集到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣就能夠?qū)崟r(shí)地對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且提出合適的試驗(yàn)方案，實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)裝置的智能化分析，提高了測試工作的效率，確保了測試結(jié)果的科學(xué)性[6]?；谏鲜鲅芯?，項(xiàng)目擬采用BIM技術(shù)對道路設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對養(yǎng)護(hù)計(jì)劃和養(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行科學(xué)評價(jià)，保障養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)的可溯源性，提升城市道路設(shè)施養(yǎng)護(hù)管理水平。

3.5 安全運(yùn)營

為了保證橋梁、隧道等交通設(shè)施的安全運(yùn)行，BIM技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)者更好地進(jìn)行運(yùn)營管理。首先，充分利用BIM技術(shù)的智能化、可視化、三維性等特點(diǎn)，針對中小規(guī)模道路設(shè)施的建設(shè)與信息管理需要，通過對數(shù)據(jù)庫的操作，對道路設(shè)施進(jìn)行全面的評價(jià)。與此同時(shí)，工程師們還可以根據(jù)評價(jià)的結(jié)果，綜合引導(dǎo)隧道、橋梁等大中型道路設(shè)施的安全運(yùn)營，并對其進(jìn)行有效的維修保養(yǎng)，對安全及突發(fā)事件采取適當(dāng)?shù)墓芾韺Σ撸ＷC公路設(shè)施的安全運(yùn)營。基于BIM的智能化統(tǒng)計(jì)分析方法，對道路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬定位和實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障道路運(yùn)營安全[7]。

3.6 其他業(yè)務(wù)

項(xiàng)目針對影響道路設(shè)施安全運(yùn)營的安全因素，將其劃分為漸進(jìn)性與突然性兩種類型，采用BIM技術(shù)，對其進(jìn)行歷史溯源與關(guān)聯(lián)信息整合分析，并對各類安全因子引發(fā)的突發(fā)事件進(jìn)行仿真與分析[8]。項(xiàng)目以突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案為研究對象，以BIM為基礎(chǔ)，以設(shè)施融合的信息為基礎(chǔ)，通過多源數(shù)據(jù)融合，對應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行仿真，以保證應(yīng)急預(yù)案的科學(xué)性和合理性。在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，BIM能夠?qū)κ鹿尸F(xiàn)場、周邊重要設(shè)施進(jìn)行精確的位置和狀態(tài)顯示，并根據(jù)監(jiān)控?cái)z像頭、結(jié)構(gòu)監(jiān)測傳感器、人工報(bào)警等信息，制定相應(yīng)的應(yīng)急處置方案。對事故造成的直接和間接損失進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，減輕事故造成的直接和間接損失，支持應(yīng)急處置過程中的資源調(diào)配與部署，提升應(yīng)急管控水平及應(yīng)急響應(yīng)速度，保障部署效率。

4 結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、城鎮(zhèn)化的加快，為城市道路設(shè)施的維護(hù)管理帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。BIM具有可視化、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化、可輸出的特點(diǎn)，為城市道路設(shè)施維護(hù)管理提供了全面的信息支撐。從設(shè)施巡檢到日常維護(hù)，從集中維護(hù)到檢測工作，再到安全運(yùn)行，BIM在城市道路設(shè)施維護(hù)的各個(gè)階段都發(fā)揮著重要作用。BIM技術(shù)在項(xiàng)目實(shí)施中的應(yīng)用，將極大地提升維修工作的效率與品質(zhì)，為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的保證。同時(shí)，BIM技術(shù)在城市道路設(shè)施維護(hù)管理中的應(yīng)用，也為城市道路設(shè)施維護(hù)管理提供了新的思路。利用BIM技術(shù)，可以對設(shè)備的運(yùn)營狀況、損傷狀況進(jìn)行直觀的認(rèn)識(shí)，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，提出針對性的對策。

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[作者簡介]鄭秀芝（1981—），女，山東安丘人，本科，工程師，研究方向：城市道路與交通工程。