BIM技术在高速公路机电工程中的应用

王军

广东飞达交通工程有限公司 广东 广州 510525

我国基础设施建设中，高速公路工程成为重要组成，能够代表行业发展的最高水平。信息化、数字经济的快速发展，国家推出新基建政策，为了确保项目进度管控效果，加强项目质量，需要在高速公路机电工程中应用BIM技术，对项目建造过程实行全过程、动态化监管。利用模型与数据，充分发挥出BIM技术的优势，从而提升公路工程建设的信息化水平。

1 BIM技术概述

BIM技术是按照项目工程的数据，建设三维建筑模型，直观表现出项目建造全过程的信息，为施工企业提供参考依据。将BIM技术应用到机电工程中，能够对项目全过程进行完善，统一规划建造过程，确保各单位拥有统一的参考平台，既可以提升工程项目建设水平，还可以降低项目交接纠纷率。此外，BIM技术联合数字信息建模，通过三维模型展现出项目信息，使参建方掌握高速公路的建设成果。所以，BIM技术可以保障项目建设的协调性，还可以利用动态化数据，提供各环节参考依据，保证后期工程数据的准确性。

针对BIM技术的特点，主要如下：第一，可视化：在BIM技术中，可视化属于重要特点，通过均能工具实现可视化设计、施工、管线碰撞、设备操作，提升施工全过程的可视化。比如，基于可视化施工模式，建立建筑信息模型，全面做好虚拟化合格，维护施工质量与安全。第二，一体化：一体化特征，主要是整合各专业施工内容，将其融入到同一个建筑信息模型中，实现全生命周期的管理，加大各专业的关联性，从而提升施工效率与质量。第三，参数化：BIM技术的参数化特点，通过BIM技术建立模型，调整建筑信息模型的参数值，可以保证模型的新颖性，为施工作业提供专业指导。参数化设计中，建筑信息模型可以维护不变参数。第四，仿真性：在BIM技术中，仿真性也属于重要特点，可以仿真分析建筑性能、施工、进度、运维等。比如施工仿真，能够对施工方案进行仿真优化，自动计算建筑的工程量，通过对施工内容的仿真模拟，可以消除施工冲突。如图1所示。第五，协调性：协调性特征，涉及到设计、成本预算、工程进度、运维等。比如运维协调，可以对管理建筑空间、隐蔽工程、施工设备、消防应急进行协调化管理，提升建筑运维水平[1]。

图1 BIM技术的施工模拟

2 高速公路机电工程系统的组成

2.1 供配电系统

高速公路运营，必须获得电力资源的支持，所以供配电系统属于重点内容。维护供配电系统的建设质量，能够为各部门提供电力能源。供配电系统组成，涉及到高压供电模块、低压供电模块，以上模块的协调运行，可以提升供配电系统运行效益，为高速公路运营提供动力。

2.2 收费系统

在机电工程系统中，收费系统属于重要组成，不管是人工收费站，还是ETC收费车道，均要有收费系统支持。、高速公路收费系统的运行，涉及到计算机系统、监控设备、远程对讲机，同时包含收费通道、收费站、收费中心。由各部门协调配合，可以快速计费、扣费通行的车辆。

2.3 通信系统

在高速公路中，通信系统的作用显著，具备传输图像、数据、语音等功能，使运营信息、车辆信息准确传输至交通中心，提供故障处理依据，保障高速公路运营的安全性。

2.4 监控系统

在机电工程建设中，监控系统能够对高速公路各路段进行实时监控，为交通拥堵疏散、事故处理提供依据。在监控系统中，要关注路面监控系统，对高速公路干线进行监视，确保管理部门掌握交通状态，维护高速公路运行效益。

3 BIM技术在高速公路机电工程中的应用

3.1 机电工程设计

在设计机电工程时，通过应用BIM技术，可以实现异地办公设计、多专业协同设计，维护机电工程的质量。

第一，初步设计：利用可视化功能，展示项目的三维设计图纸，掌握不同工序的设计对象，可以及时发现不良问题。注重初步设计的优化，降低设计变更率。在BIM平台上，能够对线路的时间、空间安装进行模拟，掌握关键性节点的操作要点。分析机电设备的尺寸、标高，能够对施工方案进行优化。

第二，二次深化设计：联合二维施工图纸，通过BIM技术建设设备数据模型，自动以各项参数，建立工程的进度、成本、质量模型，多方位检查工程的设计可行性、做好二次深化设计。

3.2 质量控制

机电工程的质量管控，会面临距离不规范、交叉碰撞等问题，影响管线铺设质量。为了维护工程建设质量，要保证BIM技术的合理化使用，调整碰撞检测，实现综合化管理。

第一，碰撞检测：应用三维模型功能，可以检测碰撞问题，并且形成冲突报告，显示出冲突位置，调整工程设计方案。如图2所示。

图2 BIM技术的碰撞检测

第二，优化综合管线：在碰撞检测中，调整不同专业、系统的位置，符合施工作业的要求。机电系统结构中，涉及到大量管道、设备、线路，导致公路空间的占用大，因此合理布置管道、设备、线路，降低设计变更。优化管线时，要遵循专业规范要求，对不同系统、构件的距离进行调整。优化综合管线时，可以应用以下措施：其一，当管线线路、标高存在矛盾时，则要细化调整。其二，在有限空间内，如果管线分布不合理，比如过于分散或密集布置时，也要进行优化调整。其三，如果管线分布密集，采用组合支架的分层排布法，正常使用管线，降低空间占用。其四。施工现场的安装顺序、技术工艺，如果影响到机电设备管线，则要做好优化调整[2]。

3.3 成本控制

在控制机电工程的成本时，由于工程造价高，面临复杂的利益交叉点，为严重影响成本管控效果。鉴于此，采用BIM技术管控成本，自动计算工程量，更新和共享成本数据，可以获得理想的成本管控效果。

第一，查询工程量。利用BIM平台，对工程进度、成本、模型的数据进行高度化集成，以时间为参考，建立成本信息、数据的关系，保证项目方可以动态查询工程量。在查询工程量时，可以设置自定义的查询条件，比如工程进度、构件类型。利用BIM平台、查询条件，自动计算和导出工程量信息，追溯成本数据。

第二，资源管控。通过应用BIM平台 ，分析不同时间的人工、材料、设备的消耗成本，并通过曲线图展示，使项目部掌握材料消耗信息，对消耗趋势进行判断，提供资源控制的决策依据。

第三，利用BIM的查询功能，掌握各时间段的要素消耗量，对预算进行比较分析，掌握成本预算偏差，形成资金曲线图。项目部掌握预算成本、实际成本的差距，制定纠偏措施。

第四，多算对比。在建设机电工程时，利用BIM平台获取实际资金、计划资金的数据，掌握二者的差值曲线，明确资金使用情况。如果资金异常变动，利用BIM平台，比较合同成本、施工成本、实际成本，落实多元化纠偏措施。通过多算对比，准确计算某系统、某专业的资源消耗量，使项目部掌握预算成本、中标价的落实情况。

第五，采购成本管控。施工建设中，项目部利用成本数据的共享功能，向采购部、财务部、技术部分享成本信息，保证建材部门提交申请后，采购部可以及时提供物资，降低库存管理成本。

第六，人工成本管控。在人工成本管控过程中，利用劳动力供需平衡的测算方法，参考施工要求、工程量，优化配置劳动力，提升施工效率。在测算作业中，利用BIM模型计算工程量，联合多专业施工效果，保证工序和工日计算的准确性。遵循进度计划，做好劳动力数量的优化安排。

3.4 进度管控

机电工程进度管控时，包含多专业协同施工，会加大进度控制难度，延误工程周期。然而在BIM技术支持下，能够对工期进度进行高效化管控，维护各方施工的协调度。

第一，施工模拟。机电工程建设进度的影响因素多，包括场地布局、管线排布等，会增加计划进度、实际进度的差距。在BIM技术支持下，可以使进度差距缩小。施工前模拟工序流程，使各专业掌握安装操作要点。在技术交底过程中，施工方观察模拟图，明确现场安全隐患，提升整体施工的效率[3]。在BIM平台上，能够提供施工模拟图，使管理人员掌握不同节点的进度，对计划进度实际进度进行比较，可以实现季度计划到动态化管控。

第二，工期优化：在BIM平台上，可以录入机电工程计划的各项参数，确保项目部可以查询每节点的工程量，制定合理的进度计划。按照工期进度，优化资源供给，降低施工延误率。

3.5 安全管控

高速公路机电工程施工过程中，必须遵循质量安全第一的原则。施工企业应当加强安全意识，全面落实安全管理工作，从而保障工程建设效益。

第一，场地安全布置：机电项目施工过程中，场地布置属于关键工序，当场地布置不合理，则会加大安全事故率。通常情况下，按照施工现场的平面布置，划分为办公服务区、加工存储区、施工区，不同区域的内容、功能不同，存在的安全问题也不同。通过BIM技术，可以布置施工场地，将设备设施摆放在建筑信息模型中，可以降低不同工序的影响，既可以提升场地利用率，还可以维护安全性。在施工区域布置时，注重机械设备停放区的设置，集中管理设备机械，以满足工程需求。

第二，危险区域隔离与引导：机电工程施工时，存在的危险源比较多，当发生安全事故时，则会加大疏散、救援难度，财产损失大，对工程建设的阻碍明显。因此，注重隔离和引导施工危险区，通过BIM技术，模拟施工现场的危险源，掌握危险源之后，落实安全隔离措施，比如设置警示标志、规划逃生路线，确保机电施工的安全性。

第三，虚拟应急演练：BIM技术具备虚拟化特点，可以模拟出现场环境，开展应急事故演练，建设虚拟空间，模拟突发事件、处理措施等，确保施工人员掌握险情处理方法。在施工人员安全培训活动中，BIM技术的应用价值线组合，通过技术的信息化、可视化优势，建设数字化培训数据库，可以形成模拟环境，确保施工人员掌握施工技术，掌握设备使用技巧，强化员工的施工意识，既可以确保安全教育效果，还可以降低培训成本。

3.6 项目后评价

在机电工程建设中，需要评价项目的建设成效。项目后评价，是立足于项目目标、执行过程、经济效益等，做好系统化总结。在应用BIM技术时，基于3D立体模型，增设时间维度，通过比较实际施工结果，能够准确计算施工的计划偏差、变更等内容，回顾性分析现象成因，客观评价工程建设的各个环节，能够为后续工程建设提供参考。

4 结束语

综上所述，开展高速公路机电工程施工时，应用BIM技术的优势比较多，能够保障工程建设质量。为了为BIM技术应用效果，应当立足于实际情况，赋予不同子系统功能。现代技术的快速发展，施工人员总结BIM技术应用内容、方法，优化机电工程设计，做好质量、成本、进度、安全的管控，落实项目后评价机制，全面保障机电工程的施工质量，维护整体项目的安全性。