BIM技术助推高速公路机电工程发展应用

李振宇

摘 要：目前，BIM技术在国外的工程管理上已得到大量应用，特别是在大型、复杂工程的管理中，其产生的社会效益和经济效益得到业界广泛关注和普遍认可;随着科学技术的不断发展， BIM技术逐渐成为高速公路机电工程未来发展不可或缺的重要支撑。

关键词：BIM;高速公路;机电工程;应用价值

1 BIM简介

建筑信息模型（Building Information Modeling）是建筑学、工程学及土木工程的新工具，它是来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。根据高速公路机电工程施工阶段的管理特点和实际需求，本文从BIM技术的管理优势、应用方法、未来趋势等多方面进行了探讨。

2 BIM技术实施

BIM应用需要大量专业人员实现BIM建模，通过中性文档或指定格式，将数据导入工程应用软件，实现局部信息共享。针对BIM技术实施，现从以下七个方面进行讨论。

（1）BIM可视化展示设计

可视化展示设计及建模过程，依照图纸和数据，利用专业软件创建项目的道路、隧道、桥梁、建筑、设备等的BIM模型。各项目数据的准确性、全面性是项目设计动态可视化展示的基础，全面准确的BIM建模可以使管理者直观地理解工程布局，校检工程设计的可行性，及早发现工程隐患，及时提出并验证工程预案。

（2）BIM干涉监测与工程模拟

将创建的道路、隧道、桥梁、建筑、机电设备等BIM模型导入工程模拟软件检测线缆路由、设备控制范围干涉，进行设备定位监测和精确分析，并模拟相关标段设备间的相互关系，这样可以提前发现后期管理中的问题，减少或优化工程变更，调配资源和优化工程方案。

（3）BIM工程深度设计

主要应用在两个方面：根据数据要求创建模型，并导入BIM系统进行优化设计;根据检测结果，在BIM建模中队相关设备管线进行调整和完善。各专业技术人员对图纸进行深化设计，创建BIM三维模型，按照软件标准定义道路和设备数据，包括各项工程的完整参数，如尺寸、功能、型号、材料等。创建、编辑与扩展各分项分部工程信息，将工程进度、质量、安全、成本等分项属性与对应模型进行关联，属性的关联应支持后期扩展以便升级维护。利用建成的BIM模型根据项目特点，对工程进行干涉碰撞检测，根据检测报告对工程进行优化设计，根据设计结果生成综合三维效果图，进一步分解为二维施工图。

（4）成本管理

将施工定额标准以编码的形式登陆BIM系统，BIM系统自动对完成工程量量算，精确计算出工程成本。通过BIM系统的资源动态生成工程计量清单，系统可以自动计算出任意节点的总工程量以及对应工程所需人力、物力消耗的预算;实现工程量、资源、成本的计划于实际进度的偏差分析;可定义生成工程量进度表、资源占用表及计划进行偏差表等，实现工程资源动态管理，并自动生成工程质量安全统计分析表。

（5）进度管理

通过BIM系统集成进度计划数据和BIM模型，把工程方案在BIM虚拟环境中进行仿真演练，对重点项目的安全、功能、空间进行分析，优化工程组织方案。同时实现工程进度信息的实时查询、计划进度CPI与实际进度API偏差分析等功能，并可按要求生成多种报表。按季、月、周天检查项目施工进度，分析不同方案的施工优劣，从而达到最佳施工管理效益。优化施工进程，降低施工成本。

（6）偏差分析

根据高速公路机电工程管理特点要求及BIM技术应用价值，需委托专业软件公司对施工管理系统进行二次开发，建立起基于BIM技术活的现场施工管理系统，通过动态对比各分项工程的实际进度与计划进度，实现进度偏差和成本偏差及冲突分析预警;按设定日期进行工程量、工程资料及成本对比，实现资源消耗量分析和预警;根据计划进度工程价值和实际进度挣值对比，动态分析任意节点的成本偏差及其影响因素。

（7）BIM技术对职能部门的管理

BIM系统根据不同的权限和职能确保各部门实现合同管理、采购管理、进度管理、质量管理、安全管理、变更管理、支付管理等功能，实现各业务间的控制联动，并进行可视化查询。为管理者提供工程实时数据查询、统计、分析等功能，按要求定制生成各种工程报表。通过对工程关键线路跟踪，实现对工程施工质量、安全事件的全程监控，为决策人员的管理决策提供分析依据和支持。

3 BIM系统应用价值

随着BIM技术在工程设计、物资管理、成本控制中的深入应用，可有效提高项目管理水平，降低决策风险，减少能源消耗，降低施工成本，营造绿色工程。通过BIM技术实施，建立完整的高速公路机电工程构件库，开发一套基于BIM技术的现场施工管理系统，并可推广到其他在建要建项目之中。可实现的效益分析如下：

（1）实现有效沟通

为项目建立可视化的三维模型，与业主干系人等相关方沟通更直接，可提高工作效率。

BIM系统是高度集成和全方位的信息化平台，是项目参与方进行有效交流和沟通的渠道;通过系统内的工程模型的信息扩展、实时信息更新，工程管理效率会显著提高。

（2）加强技术措施

利用道路管线路由、设备控制范围中的BIM模型，进行高速公路监控功能与公路固定标志标牌以及路桥的干涉监测，提前发现各标段相互配合中存在的问题，深化设计，减少设计变更，减少前期设计失误，减少无谓工程投入及工程返工成本，提高设计效率和工程质量。

（3）保证工程安全

利用项目BIM三维模型，精确计算出材料使用量，合理利用资源。通过对关键分项工程和重要工程节点动态、直观模拟，可以生成多个施工及组织方案，以供合理优化选择。BIM技术的工程冲突与安全分析使管理者能够及时发现工程的安全隐患和技术缺陷，及时解决问题，大大提高了工程的安全性、可靠性。

（4）降低工程成本

BIM技术根据施工进度能精确计算出工程每月、每周甚至每天的人力、物力消耗，可有效帮助管理者合理分配工程资源和场地，调配分部分项工程进度计划，实现分项进度合理搭接，缩短工期，提高资源利用率，节省资源供给。利用BIM技术对工程进度及消耗资源、施工成本的统计分析，实现工程成本动态查询和及时调配。

（5）实现工程全寿命管理

高速公路机电工程施工阶段建立并完善的BIM模型系统完全可以应用于项目运营维护阶段的信息化管理，提供真实、完整的高速公路机电工程模型，为高速公路机电工程后期运营维护带来便利，为实现高速公路机电工程全寿命周期管理的数据交换和共享提供支持。完整精确的道路、设备、管线的BIM模型，在设计阶段支持绿色节能分析、碰撞检测和优化方案;施工阶段可实现工程动态管理;运营阶段可实现智能管理，实现设备运行状态可视化、资源消耗和设施调配可视化等。

4 结束语

随着现代化管理的要求，BIM技术适应了当前工程精细化管理的潮流，它的应用和推广将成为高速公路机电工程管理的一种趋势。

参考文献

[1] 李福清，万书斌，于海青. 基于BIM的Revit建筑与结构设计实践一本通[M].北京： 电子工业出版社，2018，12.

[2] 宋傳江. --BIM工程项目设计[M].北京： 化学工业出版社，2019，02.