基于BIM技术的高速公路工程项目管理研究

文｜中交第四航务工程局第二工程有限公司 刘建宏

1 引言

BIM技术的推出，使得国内外相关学者争相展开理论和实践研究，在多年的发展之下，取得了良好的应用成效，并且在高速公路领域得到了广泛应用和推广。目前在高速公路工程当中，对于BIM技术的应用和研究，主要是针对工程规划设计阶段，但实际上，在整个项目管理过程中，BIM技术都能够发挥出积极作用。因此，此次研究从BIM技术的特点，以及全过程工程管理角度出发，将BIM技术与高速公路工程项目管理进行有机融合，意在强化BIM技术应用效果。

2 BIM 的特点

2.1 可视化展示

相较于传统CAD 出图方式而言，BIM技术具有可视化特点，能够将高速公路工程建设过程中，相关构件之间的互动联系、特征信息等准确、可靠地反映出来，帮助相关人员更好地了解设计情况，以及相应构件的属性和物理特征，对于后续设计的优化整改，以及交底工作的实施均有重要作用。某高速公路项目生产基地BIM 模型如图1所示。

图1 某高速公路项目生产基地BIM 模型

2.2 全程协调工作

由于高速公路工程项目规模较大，参与施工建设的单位、专业等也相对较多，为保障工程质量，确保项目实施的顺利性，就需要做好各专业、参建方之间的沟通交流，保障交流的质量和效率。而BIM技术的科学应用，能够为各参建方提供良好的沟通渠道和平台，在各专业设计图纸整合的过程中，能够直接发现设计当中存在的问题，并通过BIM技术模拟，计算相应协调数据，促使各参建方能够直接明确设计当中存在的问题，并及时进行优化调整，避免后续出现返工或者不良冲突等情况，进一步提高管理效率[1]。

2.3 仿真模拟实验

模拟性是BIM技术应用过程中最为主要的优势特点，通过对后续实践活动的模拟，能够更好地了解到实际施工过程中可能出现的问题，进而对设计方案展开优化调整。除此之外，借助BIM技术还能够进行地震、水流、风荷载以及车辆荷载等方面的受力实验，以此对设计方案的可行性进行分析，进一步提高方案设计的合理性以及科学性。

2.4 智能导出图纸

借助BIM技术，不仅能够直接获得相应构件设计信息，帮助相关技术人员、施工人员更充分的了解构件实际情况，还能够将BIM技术优化后的设计图纸直接导出，不仅极大地提升了图纸设计过程中的便利性，而且与传统建筑图、节点详图相比，BIM技术的应用，不仅能够导出相应施工设计图纸，而且还能够出具相关检测报告以及改进建议等，因此相应图纸具有极强的综合性以及可操作性。

2.5 计算精准可控

BIM技术的精准性特点，主要是针对工程造价管理而言的，由于高速公路工程量相对较大，因此工程造价管理内容相对较多，需要进行大量的计算和分析工作，而以往人工计算分析过程中，难以避免会出现失误和偏差，对于工程造价管理将会产生不良影响。而BIM技术下的工程造价管理，能够借助相应三维模型和管理软件，直接对相应结构材料的用量进行准确计算，为工程预算、造价的管理奠定良好基础，有效保障相应计算工作的精准性。

3 BIM技术在高速公路工程项目管理当中的应用

3.1 规划设计阶段

BIM技术在高速公路工程项目规划设计阶段的应用主要体现在规划、勘察以及设计三个部分。在规划阶段，BIM技术能够与GIS 技术等进行有机结合，以此实现对于高速公路工程项目的建模，并通过实现设定项目条件、可能遇到的问题等，实现对于项目建设过程的模拟分析，以此对相应道路选择、场地布置等方面进行事先规划，并对工程项目的预算、工期、功能以及环境影响程度等多个方面进行评估，以此保障工程项目的可行性。在勘察阶段，在BIM技术的基础上，借助GIS、GPS 等先进技术，对公路工程地形地貌等展开勘测工作，并获取相应基础数据信息，能够进一步保障勘测结果的准确性，同时也有助于提高勘测效率，然后将相应勘测结果导入到BIM 系统当中，可直接进行相应模型的创建，极大地提高了勘测工作的便利性。在施工图设计阶段，可通过相应碰撞试验、结构分析以及模拟施工，明确设计图纸当中存在的问题，并及时进行优化调整，有助于提高设计质量和效率，降低后续工程变更等情况发生的概率[2]。

3.2 施工阶段

施工阶段BIM技术的主要应用表现在沟通协作、成本管理、质量控制以及进度管理四个方面。在沟通协作方面，基于BIM 构建的三维模型以及管理平台，能够实现多个专业间的线上沟通和交流，帮助各专业技术以及其他工作人员，直观地了解设计图纸以及相应施工内容，不仅省去了很多沟通、解释的时间，而且也极大地提高了沟通协作的效率。在成本管控方面，BIM 三维模型构建完成后，能够根据实际成本管理需求，获取任意构件，或者结构的相应材料用量信息，不仅极大地降低了工作量，而且也有效避免了传统人工计算过程中出现的误差问题，实现对于工程项目资金的合理管控，有效保障工程量、预算以及成本计算的准确性。

在质量控制方面，BIM技术不仅能够在施工前进行碰撞检测，并在施工过程中根据碰撞报告合理展开施工，降低返工概率，保障施工质量，而且还能够在BIM技术的支持下实现施工过程的动态管理，保障工程质量效果，确保相应工艺、技术能够得到有效落实，全面确保施工质量效果。在进度管理方面，可引入4D 技术，通过加入时间维度，明确施工现场影响进度的不确定因素，使得施工进度计划与现场实际情况之间保持较高的契合度，确保施工进度计划的有效落实，还能够在可视化情况下，分析每日进度情况，并与进度计划进行对比分析。

3.3 运营维护阶段

BIM技术的应用，能够将设计以及施工过程中的全部信息都存储在相应模型当中，以此为后续运营维护提供可靠数据信息，帮助相关维护人员明确维护工作展开的重点，以及可能发生事故或者存在潜在问题的部位，进一步提升运营维护的针对性和有效性，此外还能够进行相应位移情况、局部裂缝以及健康状态等方面的监测，并形成相应运营维护数据[3]。

4 基于BIM技术的高速公路工程项目管理实施案例

对于高速公路工程而言，其模型搭建需要根据工程实际情况展开，因此，本文以某高速公路建设项目为例，案例项目施工段全长88.96km，整体施工规模较大，而且途径农田、水资源保护区等，施工难度也相对较大。

4.1 项目准备管理

首先，在项目准备阶段，应根据实际项目管理需求建立BIM 实施小组，并明确BIM 实施流程以及实施计划。BIM 实施流程包括确立BIM 实施目标、成立BIM 小组、开展项目启动会，并进行人员培训，然后进行BIM 数据准备工作、搭建高速公路模型，并对BIM技术进行应用，以此实现对于项目实施全过程的管理。

其次，建立相应组织机构，明确BIM技术应用下，项目实施组织架构分工情况，确保项目管理工作的有效落实，BIM 组织架构简图如图2所示。

图2 BIM 组织架构简图

最后，进行软硬件配置，其中硬件配置主要包括塔式图形工作站和移动图形工作站两个部分，包括处理器、内存、主硬盘以及显卡的配置选择；软件配置方面，应根据相应软件功能进行配置，主要软件功能包括结构物建模软件、地形路基建模软件、二维图形软件、基础设施项目规划设计软件、展示渲染软件，以及施工模拟、安全检测、VR展示软件，还包括文档生成软件，施工模拟、碰撞检测软件。

4.2 BIM 建模环节

由于BIM 应用过程中，所涉及的数据信息、专业相对较多，因此在BIM 模型创建之前，需要先创建BIM 标准文件，明确模型储存规则、文件夹命名规则。

在实际进行建模的过程中，主要包括综合生产基地模型、桥涵结构物模型以及路基工程模型。其中综合性生产基地模型主要包括场站总平面图、拌合站模型、水稳站模型，以及钢筋加工厂模型。桥涵结构物模型，主要包括下部结构建模、上部混凝土箱梁建模以及上部钢箱梁建模。以钢箱梁结构建模为例，主要应用Revit 软件，对不同构件分别制作相应结构模型，并利用Dynamo 进行编程，促使模型更加精准，经过Dynamo 驱动后的主线桥、H 匝道钢箱梁模型如图3所示。路基工程模型的建立，主要是根据路基宽度、缓和曲度以及相应设计高程等，创建道路三维模型，并将其导入到Civil 3D 软件当中，进而生成相应模型。

图3 钢箱梁桥结构图

4.3 技术应用模式

BIM技术在高速公路工程项目管理过程中的主要应用模式包括图纸信息复核、工程量统计、碰撞检测、场地规划、施工过程模拟、方案优化以及提高协同管理平台[4]。本文以碰撞检测和工程量统计环节为例，针对BIM技术在管理过程中的应用展开探讨。

高速公路工程基于其本身工序、专业较多等特点，实际施工过程中，难以避免会出现交叉施工情况，为保障施工顺利开展，可借助BIM技术展开碰撞检测，建立三维空间数字化模型，并通过对施工方案进行预演，避免施工过程中出现冲突情况。在案例工程中，经过碰撞试验之后，发现箱梁梁体纵筋和箱梁底板箍筋的存在碰撞情况，并通过对箍筋位置的调整，实现了对于设计方案的有效优化。

在进行工程量统计过程中，需要应用相应软件建立三维模型，然后再通过软件当中工程量明细功能，实现对于相应部位工程量数据信息的提取，如在进行混凝土方量计算的过程中，可借助Revit 软件，直接获取土方填筑量情况以及相应部位的工程量清单，并将其与图纸量进行对比分析，复核工程量情况，明确计量红线。此外，运用BIM技术建立5D-BIM 三维信息管理平台，在内置预算法则的支持下，造价人员可以根据实际工程进度情况，随时提取所需工程量，极大的提升了预算的精度和效率，对于强化工程造价控制也有着积极作用。

5 结束语

BIM技术基于其自身可视化、可协调性、模拟性以及可出图性等方面的优势和特点，在高速公路工程项目管理全过程中，都能够发挥其自身作用，在项目规划设计阶段，通过BIM技术可视化建模、碰撞检查等功能能够进一步提升设计的科学性、合理性以及可行性；在施工阶段，BIM技术还能够支持项目管理过程中的沟通协作，提高沟通效率质量，而且还能够实现项目成本、质量以及进度等方面的管理；在项目运营维护阶段，基于BIM技术对道路工程运行情况等进行监测，保障工程维修养护计划方案的合理性。基于BIM技术展开高速公路工程项目管理时，应做好前期准备工作，明确项目实施流程、组织机构等，并从模型搭建、BIM 初级应用以及拓展应用等方面科学进行项目管理工作。相信随着对BIM技术的深入研究和实践探索，该技术将会在工程项目管理当中发挥更大的作用。