BIM技术在高速公路机电工程项目中的应用

王陆玲，郁 明［.中国公路工程咨询集团有限公司， 北京 00089；.中科九度（北京）空间信息技术有限责任公司， 北京 0090］

1 BIM技术概述

2002 年，Autodesk 公司正式提出了建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM） 这一概念。该模型的建立以建筑工程信息数据为基础，具有模拟性、协调性、可视化、优化性和可出图性等五大特点，可以用来展示建筑工程的整个生命周期。相对于传统的二维图纸，BIM 技术模型可以模拟建成后的建筑物的三维模型。更准确地说，BIM 是一个将实体的建筑工程进行数字化和可视化的过程，从而将该工程的几何、构造、技术等信息储存在数据库里，更有利于促进建筑工程项目的规范化与精细化管理。在实践中，建筑信息模型里的相关信息可实现实时修改和编辑，并可以显示与修改和编辑相关的关联点，能有效避免传统软件带来的沟通障碍，以满足各参建方以及工程各阶段的实际需要。近年来，BIM 技术在国内各行业发展迅速，交通运输部提出要大力推进公路水运工程BIM技术的应用，为交通领域基础设施建设项目的高效有序进行提供技术支持。

2 国内高速公路机电工程项目BIM技术应用现状

近年来，与 BIM 技术相关的基础性研究得到了政府和各行业的大力支持，并已取得了不错的研究成果。住建部发布的《2011～2015 年建筑业信息化发展纲要》明确提出，要在建筑工程领域开展 BIM 技术研究，大力推进 BIM技术从设计阶段向施工阶段的延伸，有效降低信息在传递过程中造成的偏差，着力研究基于 BIM 技术的四维信息系统，逐步将 BIM 技术推广到大型复杂结构的建筑工程中，以实现对建筑工程项目的精细化和可视化管理。此《纲要》的颁布有效推动了 BIM 技术在国内机电工程中的全面应用。目前我国国内几家大型建筑企业均已组建企业内部的 BIM 技术研究团队，在多项建筑和机电工程施工等方面开始采用 BIM 技术进行优化设计。目前在建筑工程项目中，BIM 技术主要应用于管线优化设计和碰撞检查、施工模拟及工程项目的全生命周期管理。

由于总承包模式已经在高速公路机电工程项目中得到了推广与应用，对项目进行精细化、系统化管理已成为了必然。由于 BIM 技术中监控项目全方位进度、统筹调度资源、加强组织协调各方和实测工程实际成本支出等功能，在机电工程实践中的应用实例很少，可供借鉴的经验更加有限。目前高速公路机电工程施工企业大多将 BIM 技术应用于施工前期的各专业设计中，而在工程进度、应用材料和成本费用支出控制等方面的应用很少，项目后期的管理更难以体现在具体的软件中。高速公路机电施工项目的管理仍然主要依赖于施工人员的经验积累和应急处理能力，因此整体管理水平仍表现为粗放型。

3 应用BIM技术的必要性

机电工程作为高速公路的一个重要组成部分，涵盖了设备、给排水、电气、消防、暖通空调和通信等系统。高速公路机电工程需要把各种设备、管路和管线有机地组合起来，以满足特定功能的需要。如果能从项目初期就做好充分准备，将各专业协同起来进行合理优化布局，将极大地降低项目的运营风险。

BIM 技术不仅能帮助高速公路机电工程项目部做好前期战略规划，实行高标准分阶段规划，还可以同时实现资源管理、进度控制和成本预算管理等多项功能。采用 BIM技术，不仅能有效地计算出项目的前期投入并制定相应的预设方案，还有助于机电工程项目部通过控制材料采购环节来降低成本。模拟出的材料配合比可以提高项目部对价格信息的掌握程度，还可以根据工程进度对材料进行有效的控制，最大限度地降低成本，提高企业的竞争力。在模拟过程中，通过对项目各环节进行标准化控制，可以更加有效地控制项目成本，并根据模拟的模型对施工进度进行适时调整和合理规划，以规避项目施工过程中产生的不必要的风险。

4 BIM技术在高速公路机电工程项目中的应用

在高速公路机电工程项目中，BIM 技术主要应用于工程深度设计、可视化展示、干涉检测、工程模拟和偏差分析，以及资源、工程进度和项目成本的控制管理等方面。

4.1 工程深度设计和可视化展示

BIM 技术参与高速公路机电工程深度设计的管理，主要体现在两个阶段：一是创建模型并将数据导入 BIM 系统进行优化设计；二是在 BIM 建模过程中对相关的设备和管线进行相应的调整和完善。

可视化展示就是在 BIM 建模过程中根据设计图纸和相关数据，利用软件创建出机电工程项目的 BIM 模型。实现机电工程项目设计可视化展示工程的基础在于导入数据的准确性和全面性。准确的建模，不仅可以使管理者非常直观地了解工程全貌及整体布局，还能及时检验机电工程前期设计的可行性，查出工程存在的多种隐患，及时制定相应的工程整改预案。

4.2 干涉检测、工程模拟和偏差分析

将 BIM 模型数据信息导入模拟软件来进行定位检测和精准分析，并准确模拟出相应标段各种设备间的交互关系，不仅能够提前发现项目开工后项目管理中会遇到的问题，还能及时对工程进行修改，合理调配资源并优化工程方案。

根据高速公路机电工程项目的管理特点及 BIM 技术的应用价值，机电工程施工企业需委托专业的软件公司对传统的项目管理系统进行二次开发，并建立基于 BIM 技术的现场施工管理系统。该管理系统具有以下几方面的功能：一是通过动态对比各分项工程实际进度与计划进度，实现进度偏差分析和成本偏差分析，并进行冲突预警；二是在预定的日期对已完成工程量、已消耗工程资源和已支出成本与计划数据进行对比，实现工程资源消耗数据的精准分析和预警；三是通过动态对比计划进度工程价值和实际进度工程价值，精准分析出任意节点上的成本偏差及相应的影响因素。

4.3 资源、工程进度和项目成本的控制管理

BIM 系统可以在机电工程的不同阶段实现对机器设备、人员等资源进行合理调拨管理。BIM 系统可以根据当前工程进度自动生成机器设备调拨表；根据调拨表及工程进度计划制订材料采购计划，再进行置办。为了有效地控制物资，机电工程施工企业采用配额领料的方式，由 BIM系统根据设定的参数自动生成领料单，施工人员根据该领料单到仓库领取物资。根据 BIM 系统中的资源动态变化，该系统可以自动生成工程计量清单，并自动计算出任意节点上的工程量及对应工程所需要的人员、物资等资源所产生的成本。该系统可以自动生成工程量进度表、工程资源占用表及各类偏差表等，实现对项目各类资源的动态管理，并生成和制定出工程质量安全分析资料。

高速公路机电工程项目设计人员利用三维模型直观的特点，通过 BIM 技术把工程设计方案放在 BIM 环境中进行仿真模拟，不仅能对控制性工程节点的质量安全及功能进行分析，以便及时优化工程实施方案，而且还可以实现工程进度的实时査询和工程进度的偏差分析等功能，并可以按照具体的要求自动生成多种报表。机电工程项目部可以按照设定的日期检査工程进度，可以准确地分析各种方案的优劣，从而降低施工成本，以获取最大的管理效益和工程收益。

5 结 语

BIM 技术已经成为高速公路机电工程获得新生的必经之路，BIM 技术的推广应用具有十分重要的意义。然而就目前国内的具体情况来看，BIM 技术的推广运用仍处于探索阶段，运作时并没有能够达到理想的效果，尤其是在我国高速公路机电工程项目的应用中，BIM 技术面临的限制因素还有很多。但是随着现代化管理要求的进一步提高，BIM 技术为工程精细化管理提供了稳固的技术支持。BIM技术在我国高速公路机电工程项目中应用的前景，必定十分广阔。