BIM技术在公路工程项目管理中的应用研究

赵云峰 高伟连 孟宪忠

摘要：随着人们生活水平的提高，以及国民经济的不断发展，在公路工程项目管理中，人们对其也有了较高的要求，加强工程项目管理，不仅仅是提高工程的质量，控制工程的成本，同时也提高了公路的安全性和持久性。本文着重介绍了BIM技术，以及BIM技术在公路工程项目管理中的应用。

Abstract： With the improvement of people's living standards and the continuous development of the national economy， in the management of highway engineering projects， people also have higher requirements. Strengthening project management is not only to improve the quality of the project and control the project cost， and also to improve the safety and durability of the highway. This paper focuses on BIM technology and its application in highway engineering project management.

关键词：BIM技术;公路工程;项目管理

Key words： BIM technology;highway engineering;project management

中图分类号：TU17                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）11-0170-03

0  引言

近些年来，国民经济发展迅速，人们对生活质量的要求也越来越高，我国各项经济建设也在蓬勃发展，在公路工程方面的建设也尤为瞩目。城市的发展离不开道路的建设，而道路工程项目建设的好坏将直接影响人们的生活，所以公路工程质量问题更要引起广泛的关注。对公路工程项目进行严格、科学的管理，不仅是保证公路的质量和安全，同时也是城市建设中必不可少的内容之一。所以，在科学技术发展迅速的今天，更要在公路工程项目管理中引入先进的管理技术，保证公路工程的质量，提高公路的使用寿命。本文中对公路工程项目管理中应用BIM技术做了进一步的阐述和研究，以期望能够提高公路工程项目的质量，提高公路安全性能，延长公路的使用年限。

1  BIM技术概要及应用现状

BIM的意思是建筑信息模型，顾名思义，它是将建筑信息化，从而得出模型的方式，BIM技術在发达国家已经广泛的应用到一些建筑工程中，其生命周期是贯穿整个工程的始终，从工程的策划、设计、采购、施工、运行等都应用到BIM技术。BIM系统不仅仅在设计初期建立设计模型，同时在施工的过程中也提供相关的技术支持，同时，在工程建设中，为各建设单位提供了有效的信息沟通方式，实现了信息的共享。由于我国的工程项目管理深受传统思想的束缚，导致了BIM技术在应用上受到了一定的限制，究其原因总结为以下三点：专业人才的匮乏;没有一定的创新能力;传统思想根深蒂固。

现阶段，BIM系统在我国的应用如下：工程设计中的辅助作用;工程的可视化展示;工程的碰撞测试;工程进度检测。从上述的应用得知，BIM系统的全生命周期项目管理，没有在我国的工程项目中得到应用，所以在未来的公路工程中，期望能够扩大BIM系统的应用范围，将BIM系统能够完全应用到公路工程项目中。

2  BIM技术特点

2.1 可视性

随着公路工程建设发展脚步的加快，公路工程建设的形式形形色色，设计师单凭经验和想象根本不能绘制理想中的模型图。随着BIM技术的引入，将公路工程建设绘制成立体的可视化模型已经成为可能，同时也是全新的设计方式，这种三维立体模型的建立，使各建设主体方能够更加直观的了解建设思路。

2.2 模拟性

BIM技术有一定的模拟性，在设计阶段，它可以模拟设计的各个环节，如在招标环节中，可以向投标单位展示投标的相关数据信息内容，使其对施工设计的方案有一定的了解，提高其中标的概率，同时还可以通过模拟方式进行相关的成本控制管理。

2.3 协调性

在施工过程中，一旦发现工程项目中存在的问题，相关的工作人员要及时开会讨论，找出项目中存在问题的根本原因，并及时进行完善。BIM技术在公路工程项目管理中应用后，能够及时的发现其中存在的问题，并针对问题提出相关的对策，从而保证施工的进度和质量。

2.4 优化性

BIM技术优化的内容是对方案进行优化，通过优化项目方案，可以对投资回报进行科学的分析和研究，同时能够了解投资回报对设计的变化所产生的一系列影响。所以，BIM技术具有一定的优化性，使公路工程项目管理更加科学，最终提高工程质量。

3  BIM技术在公路工程项目管理中的应用模型

公路工程指的是对公路勘察、设计、测量、施工等等，在公路工程建设中所涉及的专业众多，其建设周期较长，根据专业的不同分为多个不同的施工阶段，在不同的专业或者建设阶段，对信息数据的处理各有不同，所以容易造成信息的堆积，同时信息数据之间的传递也存在着或多或少的障碍。而在BIM技术中，以信息数据建立起来的立体模型，将此模型中的物体特性、信息、施工要求等以统一的参数进行转化，用参数来表达各部分的内容。通过对参数信息的整理和归类，将其存储在模型数据库中，由此形成数字化的模型。在BIM立体模型中，对公路工程项目的管理，可以通过修改参数来进行信息的构建，这样可以避免数据信息的堆积，从而实现数据信息的有效沟通和实时共享，加强了各建设体的有效沟通，其应用模型如图1所示。

4  BIM技术应用于公路工程项目管理的社会及经济效益分析

4.1 实现有效沟通

BIM技术应用在公路工程项目管理中，最重要的表现是实现了有效的沟通。BIM系统为公路工程的建设建立了可视化的立体模型，这使得参与项目各方之间的沟通更加明了，同时工作效率也得到了显著的提高。在BIM可视化展示模型中，各项数据信息不仅要有较高的精确度，同时数据信息也要相对全面，只有精确全面的BIM立体建模，才能够真正的在公路工程项目中发挥最大化的利用价值，提高公路工程的质量，同时保证施工的进度和安全。

4.2 加强技术措施

在进行BIM建模的过程中，要借助相关的图纸以及全面精准的数据信息，并通过专业的设备进行建模，对已经建好的模型要进行测试，通过测试过程和结果，发现其中存在的一些问题，针对问题找出合理的解决措施，最终为保证公路工程项目的质量所服务。

4.3 保证工程安全

在公路工程项目中，通过BIM三维模型的建立，可以对工程的进度进行跟踪，对工程的施工技术进行不断的完善，与此同时，对于施工过程中所需要用到的材料，进行科学的采购和选择，从而使施工的过程更加科学化和合理化。另外，BIM技术可以找出施工过程中存在一些安全隐患，针对隐患提出相应的解决办法，将隐患降到最低，最终保证公路工程项目的安全，提高公路工程的质量。

4.4 降低工程成本

通过BIM系统，对公路工程施工的进度情况展开合理的成本分析，对工程建设过程中消耗的人力成本和物力成本进行预算，并展开一系列的分析，从而降低工程的成本，实现公路工程项目的成本管理工作。与此同时，通过BIM模型的建立，从一定程度上节省了参与者各方的沟通成本，通过BIM模型，可以更直观的了解工程项目的进度和工期，可视化的管理内容，加強了项目方的沟通，使沟通省时省力。

5  BIM技术在高速公路建设中的应用案例

5.1 项目概况

本项目的设计和建设存在着诸多挑战和难题，项目体量庞大、环境受限因素多、技术和质量要求高、工期紧、参与方众多、改扩建复杂等诸多挑战和困难，为此，在初步设计阶段，本项目全线采用了BIM技术，对全线138公里进行了大体量的BIM设计建模，由于环境受限因素较多，整个项目的互通立交设计难度极大，且需向众多参与方提出多种方案。

5.2 基于BIM的工程整体规划架构

BIM管理平台基于现场数据，融合3D模型、GIS、信息管理、手机APP而构建的面向施工单位的应用管理平台。将项目管理过程从平面转向立体、将静态转向动态、将封闭转向协同共享，实现工程项目可视。规划图如图2所示。

5.3 工程结构建模

通过将设计图纸转换为施工模型，主要建模范围以代表性桥梁为核心，延伸周边范围的路基建模，按照实际施工组织的精细程度，通过工程编码建立起工程单位分部分项工程结构树与模型的一一对应关系，通过BIM模型加强参与各方对项目的理解。如图3所示。

5.4 地形场景建模

采用无人机或卫星影像数据，叠加地形数据生成立体的地形场景模型，真实还原现场实景。如图4所示。

5.5 施工流程模型建立

本项目采用ContextCapture实景建模技术，快速的为项目勘测和设计提供了真实的数据依据，利用OpenRoards Conceptstation进行快速方案设计和评选决策，对全线路段采用OpenRoards Designer进一步深化设计，对项目设计的构件进行参数化模板定义，如路基、边沟和涵洞等的设计效率得到了很大的提高，此外还用参数化的模式，最大约40余公里桥梁进行深入细化设计建模，在以上的基础上，我们通过Dgn模型，对工程量进行快速的统计，对设计过程中控制工程造价起到了很大的帮助，最后我们还对项目的交通附属设施进行了全面建模，形成设施构件库。如图5所示。

5.6 效益分析

通过采用BIM技术，仅在初设阶段就为项目节省直接成本600万元，比起传统的勘察设计方式，缩短了项目约20%的设计时间，发现以往传统设计方式难以发现的错误和纰漏约150余处，此外，直观可视化的设计方案使得评审参与人员将决策时间大幅缩短了30%以上，整个设计效率和设计质量得到了大幅的提升，而且将不必要的大型现场讨论会减少至少三次。

使用BIM应用程序实施协同式三维施工设计工作流程，减少了返工，优化了信息共享并节省了设计时间。它还使项目交付时间提前了 43 天，同时将成本降低了 220 万元人民币。此外，还节省了设计修改工作量（预计 120 天）、初步设计审查时间（预计60天）和管道设计错误检查时间（预计150天）。BIM模型还允许团队进行施工模拟和虚拟交通疏通，这将帮助施工团队尽量减小对社区的影响。

6  BIM技术未来的发展趋势

6.1 以移动技术来获取数据

互联网和移动智能技术已经渗透到人们生活和工作的方方面面，人们获取信息已经不再受时间和地点的限制。在公路工程项目设计方面，工作人员使用移动智能设备，可以随时随时随地获取数据，从而进行相关的设计。

6.2 云端技术

云端技术，即无限计算，这项概念是未来的发展趋势，在对能耗和结构的信息分析计算上，利用强大的云计算能力，对信息分析过程进行实时的计算，以比较出不同方案之间的差距，帮助设计师从中找出最佳的设计方案。

6.3 数字化现实捕捉

数字化现实捕捉技术，对桥梁、道路等进行激光扫描，从而得到早期的信息数据，在现阶段，也有新颖的算法，通过激光扫描得到的点，将这些点集中在一个平面，再将此平面放在要建的模型中。一些3D电影正是应用的此技术来创造立体的模型环境，比如3D电影《阿凡达》，利用数字化现实捕捉技术，建立了可视化的模型效果。在多个行业应用数字化现实捕捉技术，设计师在3D的空间中进行工作，将产品更直观的展现在客户面前，使客户对产品有全面的认识和了解，更便于各项业务的开展。

6.4 协作式项目交付

BIM技术的工作流程，从根本上改变了设计的方式，它是一种全新的设计方式，它是一种协作式的过程，由各方之间的合作所完成，在这个完成的过程中，每个人都可以提出自己的见解和观点。BIM技术的工作过程，是通过多方的共同参与，而且是全过程周期的参与，这从一定程度上可以提现出BIM的最大化价值。

7  结束语

总之，在公路工程项目管理中使用BIM技术，不仅使公路工程的建设效率有了大幅的提高，同时也有效的避免了施工中的一些工期延误问题。与此同时，BIM技术中的三维模型，可以使设计和施工更加方便，保证的工期的完成进度。所以，BIM技术应用在公路工程项目管理中，在无形中节约了工程建设的成本，同时也提高了工程建设的效率，在未来的公路工程建设中，BIM技术将会发挥其更大的作用，扩大其在公路工程建设中的使用范围，确保工程的顺利完成。

参考文献：

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