BIM技术在高速公路施工生产中的运用

王嘉伟

（中电建路桥集团有限公司）

1 引言

当前，高速公路作为我国交通基础设施建设的重要组成部分，其建设质量越发受到重视。为了大幅提高高速公路的施工水平，需引入BIM技术，建立三维信息模型，实现数据建立、数据分析，并对高速公路进行施工模拟，保证工程各阶段的施工科学性和合理性。利用BIM技术解决隧道、高边坡和桥梁施工质量、安全、进度等项目难点问题，降低施工质量隐患，合理调配资源，节约工程成本，加快工程建设进度，将数字化技术帮助高速公路建设的优势最大化。

2 BIM技术研究

2.1 BIM技术的概念

BIM技术是指将工程项目的整个生命周期内的所有几何信息和各专业部分性能信息整合为一个模型，其中囊括了工程施工进度、运营等方面的信息。BIM是一个包含所有工程数据的大数据库，这些数据被用来进行整个工程项目的管理。传统的工程管理以二维图纸为核心载体，通过对图纸中信息的分析进行工程施工管理，无法建立起与实际工程尺度的直观联系。

2.2 BIM技术特点

1)可视化

基于BIM技术构造出的三维模型，在整合工程所有几何信息的同时，还集成了工程材料、设备类型等参数化信息。所以，应用BIM技术能够直观地显示模型和数据，在所有信息可视化状态下，进行项目不同阶段的沟通与交流，从而实现整个项目的可视化。

2)协调性

利用BIM技术把一个或多个工程项目分开来集成到一个项目中去，所有的参与者都可以相互交流和合作。例如，道路工程技术人员可以将纵断面、路线、曲面等信息直接传递给结构工程师，为结构工程师提供更直观真实的数据。另外，BIM技术模型具有动态关联的特点，能够实现图纸与模型的有效关联，提高图纸的一致性。

3)模拟性

BIM技术的仿真模拟性是指在BIM基础建立的三维模型上，模拟仿真工程项目的一些实际情况。例如，配合相关软件分析模拟项目的表现，同时通过对比进度图调整施工进度，这些都是模拟性的体现。

3 BIM技术在高速公路工程项目中的应用优势

BIM是一种综合了工程项目各阶段信息的数字化模型，包含实体信息，如路基路面、绿化、建筑机电等实体信息、资源配置、施工工序等。基于BIM技术使项目可视、可管、可控，进而使每个项目的进度、质量、安全、现场管理等管理目标得以实现，结合BIM可视化模型大数据分析等技术，通过信息技术手段提升管理过程的标准化，实现精细化的管理目标，使高速公路建设向信息化、数字化、智能化迈进。在高速公路施工中应用BIM技术的优势主要有几点。

①加强各方沟通协调，实现基于信息平台的信息沟通、信息发布、信息查阅，实时动态掌握项目各方的参与情况，及时为高速公路建设项目工作的开展提供各种信息支撑。

②加强过程动态管理，通过信息化的手段交互确认，强化施工过程的管理标准化，为成本节约提供有力的可靠保障。

③强化责任意识，通过各项任务分配，任务跟踪，确保各项事务能够责任到人，过程可追溯。

④提升信息水平，将过程的管理信息转换为电子信息，通过分析挖掘等手段为项目建设决策提供依据。

⑤提升现场管理数据真实性，采用物联网传感器等手段，尽可能地自动采集数据，确保数据的真实性和不可抵赖性。

⑥基于BIM模型，通过大数据展示等直观的方式，进行可视化的管理模式，加强高速公路施工各参与方对项目的理解，降低沟通成本。

4 BIM技术在高速公路工程施工中的应用

4.1 基于BIM技术的项目管理

1）进度管理

公路施工项目各个标段里程较长，传统的横道图难以直观反映出整体施工进度情况，通过BIM辅助进度计划编制，将二维的计划进度三维化，在系统中进行生长模拟，使得现场更直观把控项目进度，及时调整不合理的工期排布。

2）质量安全管理

使用BIM系统的移动端采集现场质量，安全，进度和文明施工的照片，关联BIM模型下对应的构件位置。使管理人员可以随时通过移动终端发现问题，处理问题，形成闭环实施。有效解决了传统质量安全管理时效差、过程无痕、协同困难等问题，提高高速公路施工项目的现场管理水平。

3）资料管理

通过管理平台对项目的各类资料进行分门别类，如批复的相关文件、设计图纸、技术资料、开工报告、技术交底等资料，通过系统上传建立与模型的关联，可以在BIM平台中快速查找相关的工程部位关联信息，同时也可以通过搜索的方式查找指定的相关资料。

4.2 碰撞检测

冲突检查旨在提前发现不同项目中不同部分之间的冲突，重点是建造前的图纸会审，碰撞分为软硬碰撞两种，软碰撞指实体间无碰撞，但不能满足施工要求，而硬碰撞则需要两个管道之间保持足够的距离，冲突检查的目的是要通过安装前的图纸会审。目前，BIM的碰撞检测主要针对硬碰撞。施工过程中，各专业设备管道之间的碰撞、建筑物自身的碰撞等是主要的碰撞问题。BIM技术的碰撞检测尤其适用于高速公路的桥梁结构碰撞检查。

结合BIM碰撞检测的特点，还可以解决高速公路工程施工中的工艺、施工难点，BIM模型是设计的一次预演，设计中隐藏的问题很多，这些问题都与设计专业的配合密切相关，传统的单位会审很难发现，BIM技术把所有专业放在同一个模型中，考虑的重点是专业之间的冲突，模型按照真实尺度建立，揭示了高速公路施工项目中存在的深层问题。

4.3 智慧决策平台

BIM技术的应用核心和本质是实现各类数据的集成与融合，主要包括设计数据、建设业务数据、现场施工数据等多种类型，高速公路施工项目建设过程的各类数据恰恰是支撑项目建设决策指挥的关键信息，如何将各类零散的信息进行有效组织和融合，实现总体规划中的“数字业务化”，将数据转换为生产管理的源动力成为主要问题。

智慧决策平台以项目工程进度、质量、安全、投资问题和关键部位管理为重点，通过大数据分析及管控分析模型，对各管理要素趋势性、系统性问题的分析、预警、决策与综合管理，实现工程建设管理的自动感知、自动预判、自主决策。

在实际应用中按照业主统一的管理体系使用统一的工程项目管理系统，数据无法进行实时获取，可以采用人工录入结果的形式，直观的展示项目建设过程中的质量、安全、成本、计价等信息。

4.4 现场数据集成管理

通过BIM技术结合智慧工地，建立一系列信息系统，可以有效实现与高速公路施工现场的数据对接。信息系统集成管理主要包括视频监控数据信息集成，在BIM模型段可以直接掌握视频摄像头的位置并进行实时查看现场监控视频；安全数据集成，与视频监控以及拌合站管理系统数据进行集成，通过BIM平台实施动态展示相关数据。

4.5 基于BIM的场地布置模拟

在高速公路项目实施过程中，应基于BIM技术检验施工场地布置的合理性，在三维场景中展现不同时期工程现场的施工场地布置情况，达到优化场地布置方案，减少不同工区作业干扰的目的。

1）施工场地布置三维可视化

借助三维BIM软件的可视化功能，在限定的空间范围内，真实展示不同时期工程现场施工布置情况，包括施工用地区域与生活用地区域。

2）施工组织方案优化

利用BIM技术的空间分析功能并结合工程进度信息动态，分析整个施工期间工程现场规划布置的合理性，发现施工过程中存在的场地布置冲突问题，并提出优化措施。

3）施工组织方案模拟与比选

利用BIM技术对施工场地布置方案中难以量化的潜在空间冲突进行分析并构建施工场地布置方案评估的指标体系，通过三维模拟说明各阶段的最优方案，组合成施工场地动态布置总体方案。

5 结语

综上所述，在当前高速公路建设中，为了提高公路施工生产的整体质量，施工部门应结合高速公路的基本特点，合理利用BIM技术，使BIM技术结合施工需要，整合各类施工工序，降低施工难度，实现BIM技术在高速公路施工中的有效应用。对公路施工企业而言，应充分认识BIM技术的优势，通过施工生产和各工序的整合，实现BIM工艺的全过程管理，为BIM技术在高速公路施工生产中的运用提供支持。