BIM技术在芦家湾连接线项目施工管理中的应用

柴尚云 马晓伟 刘 博

(1.甘肃恒通路桥工程有限公司，甘肃 兰州 730070；2.甘肃北仙高速公路项目管理有限公司，甘肃 武威 733000)

目前，公路领域的BIM相关标准尚未出台。在借鉴建筑工程的BIM应用经验，将BIM技术引入公路工程后，很多在建筑工程领域已经应用成熟的技术在公路建设领域很难应用。不同于建筑工程以点状为主，相对集中的特点，公路工程往往呈带状分布，涉及范围广，周边一系列状况相对较多，且与自然环境密不可分。这对BIM在公路工程的应用提出了更高的要求，需要设计、施工等各方在工作重进一步探索、创新和总结。

1 工程概况

芦家湾连接线是连接G341线环县(二十里沟口)至车路崾岘(甘宁界)公路芦家湾互通和芦家湾乡的一条二级公路，是改善芦家湾乡居民出行、连通G341线的一条重要公路。项目位于陇东黄土高原亚区，由于黄河各支流侵蚀作用，项目区内水土流失严重，地形支离破碎，沟谷纵横交错，天然沟道密度大，地质条件复杂，施工难度高。政府和当地居民对交通和出行需求迫切，施工工期紧张。因此，为节约时间与成本，提高施工效率，促进公路建设向现代化转型发展，采用了BIM技术进行该项目的施工管理。

2 BIM技术应用

2.1 BIM+GIS三维可视化展示

本项目施工线段较长，施工区域内地质地貌复杂，同时周边的自然地理环境对项目的施工进度有很大影响，因此对现场的总体布置要求较高。结合公路工程本身的特点，项目采用了“GIS+BIM”的三维表达模式，运用GIS技术对周边自然地理环境进行了预先的三维建模，然后根据施工线路图确定了线路本身的相对位置，在开工前就提前完成了对施工区域的整体布置，同时完成了对临建设施的等比例布设。图1为本项目施工现场三维布置。

图1 项目现场施工布置图

通过对周边自然地理环境的建模和施工现场三维布置图的优化管理，可以有效克服传统公路二维施工图不够形象直观的缺点。通过与GIS结合的三维施工图的建立同样直观的表现出公路的竖曲线与圆曲线，为施工人员提供了便利，减少施工过程中的误判，也有效的辅助了管理人员对于施工方案的论证。

2.2 路基应用

本项目地处黄土高原地区，根据区域地质资料，区域地质构造相对稳定，但沿线场地存在崩塌、滑坡的可能，整体稳定性一般。根据路基边坡范围内的地质钻孔信息，建立了高边坡地质模型，方便直观分析和研究边坡处理方案和高风险地区。图2为本项目高边坡地质模型展示图。

图2 高边坡地质模型图

同时，在预想方案中，将进行基于BIM技术的边坡滑移检测。即在部分地质高风险地区的抗滑桩桩顶植入芯片，与监测点关联在BIM公路模型中，实时传输定位信号。从而实现在电脑端和移动设备端对于现场点位的位移数据监控。

2.3 浅碟形边沟板块的参数化建模

本项目采用Revit软件作为BIM核心建模软件。在该软件中局部的参数化构件又被称为“族”，依据不同构件在空间造型上的相似程度将其分类成族，并形成族库，可以方便模型的取用和构建。即可以创建一个通用模板，并在模板中设置如尺寸、距离、材质和可见性等属性。通过对各种属性的修改，以快速建立形状相似的局部构件。依照参数化建模理念，通过对公路构件模型族库的补足，可以有效减少设计人员的成图时间，进而提高效率。

在整体模型构建中，路基和路面模型的创建相对简单，但边坡板块构件较为复杂，无法通过已有族库进行创建，于是我们创建了新的浅碟形边沟板块参数化模型，保存于族库，在放置时只需修改其参数即可。浅碟形边沟板块模型如图3所示。

图3 浅碟形边沟板块模型图

2.4 变桩点高程校核(表1)

表1 竖曲线变坡点高程对比

由于项目施工区域地表起伏大，沟壑纵横，给施工过程中的测量工作带来了很多不便，因此根据图纸将各个变桩点的坐标在BIM整体模型中进行了准确定位，从而确定精确路线图与标高。并提供了一系列的基础数据，与施工资料进行了对比，进一步提高了施工方案的精度和可靠性，为施工管理人员提供了便利。

通过建模阶段的对比和验算，发现图纸给出的变坡点相关数据与设计数据一致，因此在项目施工过程中采信了该数据，极大的提高了测量人员的工作效率。

2.5 公路整体虚拟施工

为有效进行施工进度的管控，优化资源配置，提高施工效率。本项目首先将Microsoft Project编制好的进度计划导入到REVIT中，与BIM模型进行深度关联，然后将模型导入到Autodesk Navisworks中进行施工进度模拟。在建立了以日为单位的虚拟施工进度后，项目相关人员对进化进度的可行性进行了论证，进一步修改和完善了施工计划。

通过虚拟施工，可以让项目管理人员清晰的预见施工进度计划，同时在实际施工中方便与计划进行对比，从而根据滞后的工作任务进一步完善施工计划，做到项目的精准管控。

2.6 工程质量管理

工程质量问题是工程建设的重中之重，而工程质量信息的传递是项目各方之间的纽带。采用BIM技术可以依靠信息流转的增强，确保质量信息的完整性、准确性和及时性，提升了质量管理的效率。

运用BIM技术，现场人员可以直接在模型中记录现场问题，即可获得驻办公室技术人员的及时反馈。借助移动技术，现场施工信息能够高效传递与沟通，模型更新始终保持同步，实现了跨地域多人协作进行现场施工管理。此外，BIM在施工过程中的实际应用主要在于工程量统计，辅助设计变更，施工工序模拟等，这些都能提升工程施工建设过程中的质量和对项目整体施工的把控能力。

3 结 语

BIM技术在建筑领域已经形成了较为完善的应用，但在公路领域依旧进展缓慢，而推行BIM技术恰恰是解决我国公路工程建设中的一系列困难的重要举措。通过BIM技术的应用，将二维公路选线图纸变成了三维视图，进行施工模拟和提前优化策划，不仅为项目部的项目准备工作提供了帮助，也提高了项目部在施工过程中的管理水平和施工效率，对于BIM技术应用于单线公路在复杂区域路网和多种区域周边状况影响下的施工管理控制也有着一定程度的贡献。

然而，本项目中BIM的应用还存在一系列的不足，在安全管理、数字化交付、BIM平台开发等方面还未涉及到。如今，BIM技术在公路领域尚且处于继续探索阶段，希望国内额能够出台一部专门用于公路领域的BIM相关应用标准，为施工和建设单位提供参考。