持续推进公路BIM技术应用

习明星

（江西省交通投资集团有限责任公司，江西 南昌 330008）

近日，交通运输部发布了BIM的三个模型应用标准，2021年6月起施行，这对BIM技术运用将起到规范和指导作用。2021年3月31日，交通运输部公路局在北京召开了深入推进BIM技术运用座谈会，总结了5个部列BIM示范公路项目的试点情况和阶段成果，提出下一阶段推进方向和路径，为加快BIM技术运用和自主创新提出了目标、提供了指引。

一、推进公路BIM技术运用意义重大

数字化是未来的趋势，BIM技术也是发展必然。BIM的市场价值未来会在推进过程中逐渐体现。设计企业探索和突破BIM技术，跟上信息化发展潮流终将成为核心竞争力，施工企业主动运用BIM实现数字化施工管理、透明化管理也终将实现更精细化管理。

（一）工程建设的现实需要

随着交通强国战略的实施，公路工程呈现技术难度大、改扩建项目多等特点，同时综合立体交通建设，空间有限或受多方因素约束，立体层结构复杂，技术创新对BIM提出了现实需求。

（二）提升设计文件质量需要

现场地形勘测、地质调查准确度对设计质量影响较大，BIM技术可以将多种因素置于同一平台，使得设计数据更加准确，保障设计质量，同时也方便档案管理和资料管理，避免出现竣工图与实际不符的情况。

（三）工程组织管理、提升工程品质需要

搭设BIM与施工信息化管理平台，可以推进智慧工地建设、智能建造技术，推动标准化设计，实现各方信息共享，数字化管理为提升工程品质提供更大空间。

（四）建设智慧高速、实现交通强国的需要

基础设施的感知和通行状况的感知，达到基础设施数字化、网联化是车路协同、自动化驾驶的基础，从BIM入手，实现全方位的感知，提高检测、健康监测水平，实现养护行业治理，是面向群众提供优良出行服务，实现交通强国的根本。

二、祁婺高速公路项目BIM技术运用情况

G0321德州至上饶高速公路赣皖界至婺源段新建工程项目（以下简称“祁婺项目”）是国家高速公路网中的重要组成部分，全线长40.7公里，桥隧占比高达53%，沿线地形地质复杂，生态敏感点多，旅游景点密布。项目体量大，涉及专业多，对设计品质要求高；施工工点分散，协同复杂，对施工管理要求高；山区交旅结合高速公路，对未来运营养护要求高。为加速、加深BIM技术探索应用，江西省交通运输厅将祁婺项目列为试点，全面开展设计、施工阶段BIM技术应用。

以BIM数字平台为核心，以建管养运一体化为目标，BIM技术贯穿设计与施工，助力高速公路工程全过程管理提效。设计阶段重在探索BIM正向设计，信息有效传递至施工阶段，施工阶段重在BIM数字化建管平台落地应用，提高施工管理效益。

（一）设计阶段BIM应用情况

祁婺项目涉及路桥隧等多个专业，所需BIM设计软件种类多，通过优选及二次开发，建立了本项目BIM设计软件平台体系，根据现阶段设计软件应用情况和山区高速公路的特点建立多元BIM软件应用方案，重点探索了不同软件的数据交换规则与方法，建立了项目级的设计信息模型应用标准和分类编码标准。

1.基于北斗高精点云的GIS场景构建

在三维GIS场景构建方面进行了北斗+机载Lidar高精度地形数据采集，建立了高精度地形三维数字化成果，针对高边坡及隧道地段建立了高精度三维地质模型，为高品质设计提供了数字化周边环境基础数据。

2.钢混组合梁BIM设计及应用，尝试了正向设计

基于Revit建立钢混组合梁BIM设计、分析和虚拟施工模拟的标准应用流程，以族库管理平台为协同基础，实现三维协同设计，建立钢混组合梁BIM模型，辅助二维出图和工程量计算。应用Revit提供的几何模型开展有限元分析，辅助桥梁结构计算。应用BIM进行施工组织模拟，直观、精确地反映施工工序流程。

3.基于BIM的隧道工程模型+图纸同步交付

项目隧道工程量较大，探索了基于A平台系列软件，结合GIS和自主开发的插件实现从方案比选、隧道设计及模型交付的全过程正向设计。采用Inventor建立洞门、洞身、支护、防排水系统以及内装等参数化族库，通过修改参数表即可自动修改模型和工程图。通过二次开发实现构件的自动化编码。

4.基于BIM模型的图纸优化审核

通过BIM技术进行了方案比选、净空核查、利用地质倾斜摄影辅助桥梁桩基设计等，实现多专业的协同，提前修改设计18项。

（二）施工阶段BIM应用情况

施工阶段研发了BIM数字化建管平台,根据设计阶段提交BIM设计成果，以平台功能为主线，结合项目特点，确定施工阶段BIM技术应用点，为提升施工质量和管理水平提供新的技术手段。

1.临建场地规划选址

山区高速地形复杂，对临建场地、取弃土场等选址要求高，临建场地规划选址方面开展BIM应用，由计算机直接呈现实景地形模型，将基本农田、生态公益林等红线图斑加载于地理信息系统之上，实现合理规划临建选址和设计。通过该项技术引用，减少了选址时间，节约征地23亩、减少土石方运输量约5.2万立方米，经济效益约530万元。

2.复杂施工方案的4D工艺交底

利用BIM模型细化和完善施工方案，开展施工4D模拟，消除冲突，减少返工。在BIM数字化建管平台上加载现场监控数据，结合施工监控指导施工，实现施工过程的可视化和施工方案的优化。

3.无人机倾斜摄影辅助土方测量

利用基于RTK的无人机倾斜摄影技术精准还原地形实时状况，通过与设计地形进行空间布尔运算，建立该技术的实施流程与方法，准确计算出挖填土方工程量。

4.基于北斗技术的智慧工地

进行了基于北斗技术的智慧工地应用探索，尤其是针对隧道施工进行人车精确定位，利用北斗卫星技术协助现场施工放样数据，提高测量精度。结合智慧工地，内置北斗芯片，通过北斗卫星定位，识别车辆位置及车辆轨迹，对施工车辆进行管控，提高定位精度。

5.基于BIM+GIS+IOT的数字化综合建管平台应用

搭建的数字化综合建管平台主要由BIM+GIS+IOT指挥中心系统+8个功能子模块组成，BIM模型与WBS形成挂接，各系统平台数据自动实时对接，所有质检资料和计量资料全部CA数字证书签证实现电子化，实现了质量自动评定、自动计量、自动材料调差，辅助全方位动态化监管。例如，一根墩柱施工完成后，该BIM模型上就集成设计图纸、质检、安全、进度、计量、变更、材料调差等与之相关的一切信息，建设管理时作为数字化的“活地图”，移交到后续运营阶段则成为养护的“问诊单”，及时还原工程实际情况，提高决策效率。

三、体会和建议

（一）BIM技术运用的价值逐渐认同

在交通强国和数字交通的大背景下，BIM技术对提升高速公路设计质量，提高建设管理水平具有较大的促进作用。一是设计阶段应用BIM技术进一步提高了设计方案的科学性和实用性，通过模型进行多专业协同可提前发现问题，减少设计变更；二是施工阶段可实现多专业融合管理，通过基于BIM技术的数字化建管平台应用，实现基于构件的精细化管理，优化线上管理流程；三是管理信息与BIM模型深度融合，为运营期信息传递打下基础。各类施工信息的BIM模型，在运营养护阶段不断加载新的施工养护信息，对模型上的信息数据进行统计分析，不仅可以指导养护施工而且可以对施工阶段的质量进行评价，从而预测养护工程的时间地图。

（二）BIM技术推广的相关问题需要关注

公路工程点多面广、线形结构、廊道属性等特点，在BIM技术推广应用中还存在许多问题：

1.在当前情况下，正向设计还存在一定技术障碍

一是倾斜摄影技术对植被等覆盖层厚度预测不准确，需要修正量较大；二是地质模型的建立数据不准确，给正向设计带来了不确定因素；三是做好地形图和地质模型费用成本偏高，概算给定的BIM与信息化费用存在差额。

2.公路带状的属性，当前一刀切推进BIM不适合

一是数据量较大，硬件运行存在一定困难，轻量化技术不够成熟；二是部分简单工程（如土石方、路面等）施工管理相对简单，BIM价值体现不明显；三是对结构复杂、重点关键工程（其中的某特殊结构桥梁等）推进BIM运用比较现实，应用点相对较多，管理需求大，投入与效益比更合算。

3.设计阶段BIM必须与施工阶段工程WBS划分结合

一是WBS划分是施工阶段信息化管理的基础，BIM平台与信息化管理对接需要BIM建模与WBS结合，否则模型难以运用于施工阶段的数字化管理；二是如果没有结合，施工单位需要重新建模，将造成大量资源浪费；三是方便数字化交付，运营阶段的数字化管理可以沿用加载了施工全过程信息的电子模型。

4.基于BIM的信息化管理平台需要侧重考虑“六个化”

（1）数据自动化：全面实现数据自动化采集、传递、分析、应用，尽量减少人员操作，实现智慧化减人。

（2）操作简单化：减少硬件投入，简化操作流程，确保任何数据只输一遍，互相直接引用关联，不重复输入。

（3）AI智能化：尽量减少人工数据采集，通过AI技术自动采集。

（4）展示全面化：在三维实景模型上完成数据集成及应用。

（5）管理智慧化：在模型上集成监控、监测数据，并通过自动智能计算实现自动预警、推送解决方案、自动追踪过程。

（6）成果持续化：管理团队需要提前介入设计阶段的BIM工作，保证数据的连续性。在这个基础上，同时需要考虑资产和运维的需求，延伸到运维阶段，通过BIM的全过程应用，实现项目的资产数字化和实现基于建、管、养一体的“业务管理数字化、信息展示可视化、建造过程智能化、指挥决策智慧化”，保证BIM成果的持续性使用。

5.BIM技术推广切忌盲目冒进，忽视实际效果和效益

需要为数字化战略奋力推进BIM技术，但也应关注对生产一线产生的效果，减少“两张皮”现象。重点考虑以下几个方面：如何基于BIM模型的汇报、研究、推演及工地例会等，节省管理者时间，为决策提供数据支持，助力公路行业数字化建设；如何基于BIM技术、GIS技术及物联网技术，加快公路行业BIM协同管理平台的建设，为打造智慧公路奠定基础，为安全运营、实时监管提供有力保障；如何让应用各方取得有体验感的跨越式的效果等。

6.加大标准的推广力度，提高BIM技术应用水平

交通运输部颁发了三个BIM技术标准，对推进和提高公路交通BIM技术应用具有里程碑的意义。后续可以加大宣讲力度，为规范BIM技术应用打下基础。部颁标准在实际落地应用还需进一步努力，一方面软件研发企业如何落地应用标准还不成熟，另一方面各地还需根据部颁标准进一步发展地方标准、企业标准、项目级标准等。

四、结语

BIM技术的可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性、一体化性、参数化性、信息完备性等特点，可以很好的进行方案优化设计，可以很好的提升协同管理能力，推进基于互联网的BIM平台运用，可集成最新、最准确、最完整的工程数据库，各参与方可在同一个平台进行协作管理，交流互动，实时解决问题，可以打破传统的建造和管理模式，发挥BIM技术在项目管理中的价值，实现项目建造的全生命周期管理。