BIM技术在高速公路改扩建中的应用探索

(中建八局第一建设有限公司， 济南 250100)

引言

随着我国经济社会的快速发展，高速公路网不断完善，交通量增长迅速，呈现出先期建设的高速公路运输能力紧张，服务水平严重下降，其规模能力与其承担的交通运输任务和在路网中的作用不相匹配等突出问题，已不能适应经济社会和城乡建设持续发展的需求，对不相适应的本项目进行改扩建已势在必行。为了达到京沪高速公路在施工期间的社会效益、环境效益和经济效益最大化，保证施工安全、合理、顺畅，BIM技术的应用被提上日程。以信息化为手段，利用BIM技术改进施工组织、对复杂施工工序进行模拟验证、对改扩建工程交通组织的协调性进行检验等手段，实现了BIM技术对项目的管理示范。本文以京沪高速改扩建一标段项目BIM应用为例提供相关应用经验。

1 工程概况

京沪高速改扩建项目地处山东济南市，沿线横跨钢城区、高新区，途经13个村庄。合同工期为1 218日历天。

本标段项目线路长度为7.61km，包含：大桥2座，分离立交2座，互通立交1座，天桥1座，通道13座，涵洞23座。本标段平面布置图如1所示。

2 工程重难点分析

表1 工程重难点分析

序号重难点分析1工期压力大本项目工期为1218个日历天,要求提前6个月完工,项目履约面临巨大挑战2施工条件差途径13个村庄,征拆协调工作量大、难度高,施工作业面狭小。3质量标准高交通部品质工程示范项目4环保要求严全国绿色公路示范工程5施工安全风险大施工期间保证双向四车道通行6社会关注度高京沪高速公路是我国高速公路网中最早规划的高速公路之一,且为交通部第一批公路BIM应用示范项目

图1 一标段平面布置图

针对以上6项重难点，项目部在进场前期立即开展BIM技术应用策划会，以业主为主导，联合监理办、公司技术中心共同探讨，根据项目需求，梳理BIM应用技术点，打造基于”BIM+”的高效化管理体系，以服务项目全过程生产。

3 BIM技术主要应用点

3.1 BIM模型精确建立

项目开工进场前15天，使用Revit、Dynamo、Civil 3d、Infraworks 360软件，交叉使用，多元应用，实现道路、桥梁、涵洞等的模型精确建模，方便后期进行BIM拓展应用。

图4 基于BIM技术的施工管理

图2 汶河大桥模型

3.2 基于BIM技术的施工管理

现阶段运用BIM技术已经完成对路基拼宽、桥梁拼宽施工工序BIM演示成果。直观易懂，极大地提高了施工、管理效率。

3.3 基于BIM技术的图纸深化设计

将设计院下发的图纸进行三维可视化，对工程量、各部位标高、结构物尺寸及相对位置进行审查，针对现场专业工程师对图纸不明白之处，利用模型深化出图，满足现场专业工程师的需求。

图3 全线道路模型

3.4 基于BIM技术的场站设计

BIM模拟综合场站规划，多软件协同，优化综合场站设计。从前期场站选址，到平面布置图，再到BIM模型图，到最终效果图，从始至终应用BIM技术。

3.5 基于BIM技术的物联网智慧梁场管理平台

所用平台涉及梁场工艺质量管理和工艺流程管理的两大需求。对梁场工艺流程智能化管理是本解决方案的重点。解决梁场管理现场实际需求，创造肉眼可见的价值。

通过在预制梁台座埋设压力传感器感应元件，自动监测施工各阶段工艺状态，快捷反馈至云端，最终实现云端大数据处理与分析。同时，与BIM模型自定义编码结合，以不同颜色显示不同施工状态。

图5 支座、支座垫石、挡块深化设计

图6 场站设计流程

图7 台座施工状态颜色显示

图8 管理平台工作流程

安装梁板养护棚，养护期间将其扣放在梁板上方，防止水分蒸发保持梁板湿润。养护期间通过手机APP遥控管理平台及喷淋实际操作界面控制喷淋开关，双重保护，全面覆盖，可控制各个预制台座下的喷淋开关，通过任意养护时间设定，实现远距离养护时间精准把控，大大节省时间成本。

图9 梁板智能化养护

引进套丝机器人，根据云平台台座空闲情况，智能化钢筋下料，提高工作效率，以智能化生产代替部分劳动力。最终完成成品加工，进行下一步工序。由参数化输入，到自动加工生产，全过程智能化管理。

图10 钢筋套丝智能化生产线

3.6 BIM+720云技术

通过手机扫码功能，三维可视化进行外观体验及施工交底，并进行云端漫游，高效快捷。

图11 720云端展示

3.7 BIM+VR体验

图13 BIM+无人机+GIS应用流程

图12 BIM+VR体验

项目建设VR体验馆，本着返璞归真、突出核心价值的原则，以公司技术中心为依托，深入进行VR第一人称开发，初步探索完成道路虚拟乘车体验模块和桥梁构件爆炸效果模块，应用效果较好。根据项目人员需求，将继续进行深入开发应用，并将成果应用在全公司进行推广。

3.8 BIM+无人机+GIS技术

利用无人机可快速获得地表数据和建模，利用专业软件即可转化成符合图纸坐标系的三维模型。在以下几方面将发挥重要作用：

(1)快速获取原地面数据，优化图纸中圆管涵、盖板涵； 快速统计红线内拆迁地上物数量。

(2)优化施工总平面布置，特别是沿线便道选择和场站建设位置选择。

(3)利用前后两次航拍，即可快速计算出实际施工工程量，与计划工程量对比即可分析出哪里滞后，及时进行预警。

(4)快速查找出现场施工的平面位置是否与设计相符。

3.9 BIM+协同管理平台

运用BIM协同管理平台Web端，项目部进行数据录入、日常维护，在使用过程中及时反馈问题、提供建议，使系统不断完善，实现对施工、安全、质量、进度等的全方位管理。

图14 管理平台Web端展示

图15 管理平台GIS信息

运用BIM协同管理平台手机App端，项目部人员在现场就能进行数据录入，在使用过程中更加方便、快捷、高效。

图16 管理平台App端展示

4 总结

本项目以基于BIM技术的项目管理和基于BIM+的高效化科技引领平台为技术方向，在经营与管理方面，无论从基础、导向、应用，还是创新、创效、增值方面，都得到了较大的成效，迈上了更高的台阶。

4.1 创新点

(1)京沪高速改扩建项目作为交通部全国首批五个公路工程BIM应用示范项目之一，在BIM+物联网智慧梁场管理平台应用中，做到梁场智能化生产。梁场从选址至建设完成，从始至终，应用BIM技术正向设计。在梁场生产过程中，以智能化为导向，搭建起梁场制、存梁信息化集成管控平台，指导项目生产。

(2)BIM+VR深入应用，在安全体验模块的基础上，自主开发虚拟乘车体验模块与桥梁构件爆炸效果模块，实现了体验的安全性、多元性。同时，也将在全公司进行推广应用。

(3)运用BIM+无人机+GIS技术，解决现场征拆、便道规划、工程量计算等问题，提升了空间综合分析能力，为项目前期规划奠定基础。

(4)多端运用BIM协同管理平台，实现对高速公路改扩建工程信息化探索，为后续公路改扩建工程提供可借鉴平台和实践经验。

4.2 经验教训

(1)本项目为高速公路改扩建工程，涉及相关BIM协同管理平台数量较少，只能在使用过程中及时反馈问题、提供建议，使系统不断完善，最终形成一套成熟的管理平台。

(2)BIM标准体系尚未健全，需要结合其他行业标准，慢慢摸索基于高速公路改扩建的BIM标准体系。

(3)工欲善其事，必先利其器。掌握高速公路改扩建工程施工特点，为BIM技术深入开展保驾护航。