BIM技術(shù)在高速公路施工生產(chǎn)中運(yùn)用

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【摘要】新基建的提出給傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，以高速公路建設(shè)為重要內(nèi)容的傳統(tǒng)基建如何進(jìn)行數(shù)字化賦能，又如何通過數(shù)字手段，提高建設(shè)質(zhì)量，成為高速公路建設(shè)中的重點(diǎn)問題。文章介紹了高速公路施工數(shù)字化的技術(shù)——bim，分析了其技術(shù)特點(diǎn)，認(rèn)為BIM技術(shù)在高速公路施工生產(chǎn)中可以發(fā)揮積極作用，并詳細(xì)闡述了BIM技術(shù)在高速公路工程施工中的運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；高速公路工程；施工；應(yīng)用優(yōu)勢

1引言

當(dāng)前，高速公路作為我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，其建設(shè)質(zhì)量越發(fā)受到重視。為了大幅提高高速公路的施工水平，需引入BIM技術(shù)，建立三維信息模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)建立、數(shù)據(jù)分析，并對高速公路進(jìn)行施工模擬，保證工程各階段的施工科學(xué)性和合理性。利用BIM技術(shù)解決隧道、高邊坡和橋梁施工質(zhì)量、安全、進(jìn)度等項(xiàng)目難點(diǎn)問題，降低施工質(zhì)量隱患，合理調(diào)配資源，節(jié)約工程成本，加快工程建設(shè)進(jìn)度，將數(shù)字化技術(shù)幫助高速公路建設(shè)的優(yōu)勢最大化。

2BIM技術(shù)研究

2.1BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)是指將工程項(xiàng)目的整個(gè)生命周期內(nèi)的所有幾何信息和各專業(yè)部分性能信息整合為一個(gè)模型，其中囊括了工程施工進(jìn)度、運(yùn)營等方面的信息。BIM是一個(gè)包含所有工程數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)被用來進(jìn)行整個(gè)工程項(xiàng)目的管理。傳統(tǒng)的工程管理以二維圖紙為核心載體，通過對圖紙中信息的分析進(jìn)行工程施工管理，無法建立起與實(shí)際工程尺度的直觀聯(lián)系。

2.2BIM技術(shù)特點(diǎn)

1)可視化基于BIM技術(shù)構(gòu)造出的三維模型，在整合工程所有幾何信息的同時(shí)，還集成了工程材料、設(shè)備類型等參數(shù)化信息。所以，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠直觀地顯示模型和數(shù)據(jù)，在所有信息可視化狀態(tài)下，進(jìn)行項(xiàng)目不同階段的溝通與交流，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)項(xiàng)目的可視化。2)協(xié)調(diào)性利用BIM技術(shù)把一個(gè)或多個(gè)工程項(xiàng)目分開來集成到一個(gè)項(xiàng)目中去，所有的參與者都可以相互交流和合作。例如，道路工程技術(shù)人員可以將縱斷面、路線、曲面等信息直接傳遞給結(jié)構(gòu)工程師，為結(jié)構(gòu)工程師提供更直觀真實(shí)的數(shù)據(jù)。另外，BIM技術(shù)模型具有動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖紙與模型的有效關(guān)聯(lián)，提高圖紙的一致性。3)模擬性BIM技術(shù)的仿真模擬性是指在BIM基礎(chǔ)建立的三維模型上，模擬仿真工程項(xiàng)目的一些實(shí)際情況。例如，配合相關(guān)軟件分析模擬項(xiàng)目的表現(xiàn)，同時(shí)通過對比進(jìn)度圖調(diào)整施工進(jìn)度，這些都是模擬性的體現(xiàn)。

3BIM技術(shù)在高速公路工程項(xiàng)

目中的應(yīng)用優(yōu)勢BIM是一種綜合了工程項(xiàng)目各階段信息的數(shù)字化模型，包含實(shí)體信息，如路基路面、綠化、建筑機(jī)電等實(shí)體信息、資源配置、施工工序等?；贐IM技術(shù)使項(xiàng)目可視、可管、可控，進(jìn)而使每個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度、質(zhì)量、安全、現(xiàn)場管理等管理目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，結(jié)合BIM可視化模型大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，通過信息技術(shù)手段提升管理過程的標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理目標(biāo)，使高速公路建設(shè)向信息化、數(shù)字化、智能化邁進(jìn)。在高速公路施工中應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢主要有幾點(diǎn)。①加強(qiáng)各方溝通協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)基于信息平臺的信息溝通、信息發(fā)布、信息查閱，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掌握項(xiàng)目各方的參與情況，及時(shí)為高速公路建設(shè)項(xiàng)目工作的開展提供各種信息支撐。②加強(qiáng)過程動(dòng)態(tài)管理，通過信息化的手段交互確認(rèn)，強(qiáng)化施工過程的管理標(biāo)準(zhǔn)化，為成本節(jié)約提供有力的可靠保障。③強(qiáng)化責(zé)任意識，通過各項(xiàng)任務(wù)分配，任務(wù)跟蹤，確保各項(xiàng)事務(wù)能夠責(zé)任到人，過程可追溯。④提升信息水平，將過程的管理信息轉(zhuǎn)換為電子信息，通過分析挖掘等手段為項(xiàng)目建設(shè)決策提供依據(jù)。⑤提升現(xiàn)場管理數(shù)據(jù)真實(shí)性，采用物聯(lián)網(wǎng)傳感器等手段，盡可能地自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性和不可抵賴性。⑥基于BIM模型，通過大數(shù)據(jù)展示等直觀的方式，進(jìn)行可視化的管理模式，加強(qiáng)高速公路施工各參與方對項(xiàng)目的理解，降低溝通成本。

4BIM技術(shù)在高速公路工程施工中的應(yīng)用

4.1基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理

1）進(jìn)度管理公路施工項(xiàng)目各個(gè)標(biāo)段里程較長，傳統(tǒng)的橫道圖難以直觀反映出整體施工進(jìn)度情況，通過BIM輔助進(jìn)度計(jì)劃編制，將二維的計(jì)劃進(jìn)度三維化，在系統(tǒng)中進(jìn)行生長模擬，使得現(xiàn)場更直觀把控項(xiàng)目進(jìn)度，及時(shí)調(diào)整不合理的工期排布。2）質(zhì)量安全管理使用BIM系統(tǒng)的移動(dòng)端采集現(xiàn)場質(zhì)量，安全，進(jìn)度和文明施工的照片，關(guān)聯(lián)BIM模型下對應(yīng)的構(gòu)件位置。使管理人員可以隨時(shí)通過移動(dòng)終端發(fā)現(xiàn)問題，處理問題，形成閉環(huán)實(shí)施。有效解決了傳統(tǒng)質(zhì)量安全管理時(shí)效差、過程無痕、協(xié)同困難等問題，提高高速公路施工項(xiàng)目的現(xiàn)場管理水平。3）資料管理通過管理平臺對項(xiàng)目的各類資料進(jìn)行分門別類，如批復(fù)的相關(guān)文件、設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)資料、開工報(bào)告、技術(shù)交底等資料，通過系統(tǒng)上傳建立與模型的關(guān)聯(lián)，可以在BIM平臺中快速查找相關(guān)的工程部位關(guān)聯(lián)信息，同時(shí)也可以通過搜索的方式查找指定的相關(guān)資料。

4.2碰撞檢測

沖突檢查旨在提前發(fā)現(xiàn)不同項(xiàng)目中不同部分之間的沖突，重點(diǎn)是建造前的圖紙會(huì)審，碰撞分為軟硬碰撞兩種，軟碰撞指實(shí)體間無碰撞，但不能滿足施工要求，而硬碰撞則需要兩個(gè)管道之間保持足夠的距離，沖突檢查的目的是要通過安裝前的圖紙會(huì)審。目前，BIM的碰撞檢測主要針對硬碰撞。施工過程中，各專業(yè)設(shè)備管道之間的碰撞、建筑物自身的碰撞等是主要的碰撞問題。BIM技術(shù)的碰撞檢測尤其適用于高速公路的橋梁結(jié)構(gòu)碰撞檢查。結(jié)合BIM碰撞檢測的特點(diǎn)，還可以解決高速公路工程施工中的工藝、施工難點(diǎn)，BIM模型是設(shè)計(jì)的一次預(yù)演，設(shè)計(jì)中隱藏的問題很多，這些問題都與設(shè)計(jì)專業(yè)的配合密切相關(guān)，傳統(tǒng)的單位會(huì)審很難發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)把所有專業(yè)放在同一個(gè)模型中，考慮的重點(diǎn)是專業(yè)之間的沖突，模型按照真實(shí)尺度建立，揭示了高速公路施工項(xiàng)目中存在的深層問題。

4.3智慧決策平臺

BIM技術(shù)的應(yīng)用核心和本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的集成與融合，主要包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、建設(shè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)等多種類型，高速公路施工項(xiàng)目建設(shè)過程的各類數(shù)據(jù)恰恰是支撐項(xiàng)目建設(shè)決策指揮的關(guān)鍵信息，如何將各類零散的信息進(jìn)行有效組織和融合，實(shí)現(xiàn)總體規(guī)劃中的“數(shù)字業(yè)務(wù)化”，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)管理的源動(dòng)力成為主要問題。智慧決策平臺以項(xiàng)目工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全、投資問題和關(guān)鍵部位管理為重點(diǎn)，通過大數(shù)據(jù)分析及管控分析模型，對各管理要素趨勢性、系統(tǒng)性問題的分析、預(yù)警、決策與綜合管理，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)管理的自動(dòng)感知、自動(dòng)預(yù)判、自主決策。在實(shí)際應(yīng)用中按照業(yè)主統(tǒng)一的管理體系使用統(tǒng)一的工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)無法進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取，可以采用人工錄入結(jié)果的形式，直觀的展示項(xiàng)目建設(shè)過程中的質(zhì)量、安全、成本、計(jì)價(jià)等信息。

4.4現(xiàn)場數(shù)據(jù)集成管理

通過BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地，建立一系列信息系統(tǒng)，可以有效實(shí)現(xiàn)與高速公路施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)對接。信息系統(tǒng)集成管理主要包括視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息集成，在BIM模型段可以直接掌握視頻攝像頭的位置并進(jìn)行實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場監(jiān)控視頻；安全數(shù)據(jù)集成，與視頻監(jiān)控以及拌合站管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，通過BIM平臺實(shí)施動(dòng)態(tài)展示相關(guān)數(shù)據(jù)。

4.5基于BIM的場地布置模擬

在高速公路項(xiàng)目實(shí)施過程中，應(yīng)基于BIM技術(shù)檢驗(yàn)施工場地布置的合理性，在三維場景中展現(xiàn)不同時(shí)期工程現(xiàn)場的施工場地布置情況，達(dá)到優(yōu)化場地布置方案，減少不同工區(qū)作業(yè)干擾的目的。1）施工場地布置三維可視化借助三維BIM軟件的可視化功能，在限定的空間范圍內(nèi)，真實(shí)展示不同時(shí)期工程現(xiàn)場施工布置情況，包括施工用地區(qū)域與生活用地區(qū)域。2）施工組織方案優(yōu)化利用BIM技術(shù)的空間分析功能并結(jié)合工程進(jìn)度信息動(dòng)態(tài)，分析整個(gè)施工期間工程現(xiàn)場規(guī)劃布置的合理性，發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的場地布置沖突問題，并提出優(yōu)化措施。3）施工組織方案模擬與比選利用BIM技術(shù)對施工場地布置方案中難以量化的潛在空間沖突進(jìn)行分析并構(gòu)建施工場地布置方案評估的指標(biāo)體系，通過三維模擬說明各階段的最優(yōu)方案，組合成施工場地動(dòng)態(tài)布置總體方案。

5結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)前高速公路建設(shè)中，為了提高公路施工生產(chǎn)的整體質(zhì)量，施工部門應(yīng)結(jié)合高速公路的基本特點(diǎn)，合理利用BIM技術(shù)，使BIM技術(shù)結(jié)合施工需要，整合各類施工工序，降低施工難度，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在高速公路施工中的有效應(yīng)用。對公路施工企業(yè)而言，應(yīng)充分認(rèn)識BIM技術(shù)的優(yōu)勢，通過施工生產(chǎn)和各工序的整合，實(shí)現(xiàn)BIM工藝的全過程管理，為BIM技術(shù)在高速公路施工生產(chǎn)中的運(yùn)用提供支持。

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作者:王嘉偉 單位:中電建路橋集團(tuán)有限公司