BIM技术在公路品质工程建设中的应用

鲍 涛

江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司

1 引言

2016年12月新概念“品质工程”从交通运输部发布并正式实施。五大新发展概念是品质工程建设的根本和BIM技术为主的工程数字化概念相同。工程建设中至关重要的技术为数字化技术，也是交通建设管理的关键，有效推广是为了工程项目建设能够得到提高，也是提高公路工程设计与品质建造的主要步骤。工程数字化大数据的根本来源于BIM技术,为促进区域数字经济的进步具有重要作用。

2 工程数字化技术在公路品质工程建设中的应用

2.1 项目背景

本文以项目青洋路快速化（滆湖路-武进大道）工程为实例进行论述，本项目路线起于滆湖东路北侧，顺接现状青洋路高架跳水台，往南沿现状青洋路老路布线，止于武进大道北侧，与青洋路一期工程跨武进大道桥相顺接，路线全长6.735km。起点桩号K0+000.000，终点桩号K6+735.000。本标段工程主要建设内容包括桥梁10 座，其中高架桥1 座，上下匝道6 座，地面桥3 座，设置涵洞10道。同步实施雨水等管道，以及道路绿化、交通标志标线等附属工程。

本标段施工单位为中铁大桥局集团有限公司，监理单位为江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司。监理服务范围包括：对应施工标段的路基、路面、桥梁、排水、交安、监控、照明、绿化及其他附属配套设施等的质量、安全、环保、费用、进度、合同、创优及其他事项管理等监理工作及缺陷责任期监理工作。

为有效提高项目设计与管理建设体系，将BIM 技术作为示范项目，现已开展并做好BIM应用技术、策划方案与图纸设计每个环节的BIM 应用，而且施工过程中BIM 的项目建设管理已经得到有序进展。BIM 应用技术在施工过程中累积了丰富的经验，这为项目后期运营管控做出了有力的信息依据，进一步推动项目BIM技术的应用。

2.2 设计BIM技术提升公路勘察设计品质

前期的项目设计是决定此次项目投资与施工质量的主要因素，前期项目策划环节可有效控制项目的施工成本。应用BIM技术将公路勘察设计工作做到位，尽可能降低在施工运行中所产生的事故，有利于此次项目质量的提高。

2.2.1 三维数字化勘测提高勘测效率和精度

由于传统的公路全线长且精度高，导致后期容易产生一系列变更问题。选取新的勘察技术为有效提升并优化项目勘测的管理体系与现代化水平。经过测量技术的不断发展，数字化勘察手段是作为高效测量方案之一。此次项目由无人机检测得到的三维地形与BIM技术进行有效结合，取得全线三维实景建模，将三维地质模型建立好，为达成数字集成管理方案，对于公路勘测技术可有效实现数字化、自动化、信息化以及智能化发展做出有力的支撑。

2.2.2 三维方案设计提高方案分析和决策能力

在整个项目中，能够直接影响项目投资与具体实施的重要环节是方案设计。选取恰当的道路线形是作为整个项目的关键，不仅仅要确保线形的美观、和环境的匹配程度，而且还要满足地质需求以及控制到最低成本。传统的CAD技术面对问题时很难进行综合处理，往往会因考虑不周而致使线形设计不规范等问题，如果前期发现及时并立即整改，依旧会对后面一系列的工作增加难度。BIM技术则不同，主要依据三维模型，工程数据较完整，信息完全真实性，处于三维空间时具有计算分析功能，使用CIS可以建立地形信息模型，且带有地质信息。所以，通过BIM与CIS技术中优良性能与计算分析性能，能够处理好道路线形的决策和评价优化现象。

2.2.3 基于BIM的协同设计减少对接不畅导致的质量问题

在传统设计中，信息传递的丢失、延后直接影响设计质量。基于发达的互联网技术与BIM 技术结合，一个模型可接收多个专业不同的设计人员共同进展，达到有效地实时对接。

2.2.4 三维设计校审减少设计错漏碰缺

基于BIM 模型展开设计校审与三维协同会签审核，能够较好的完成校审体系的数字化管控，确保校审流程数据的全面性输送。对于施工图的具体设计环节，还能利用数字技术的三维可视化技术、4D 施工模拟技术以及碰撞检查技术等方案，能够有效辅助设计人员发现问题、迅速处理因碰撞、净空不足造成的一系列问题，降低现场返工，进一步减少了滥用资源现象，能够及时统计好工程量，降低建设资源损耗，设计质量得到显著提升（见图1）。

图1 互通排水碰撞检测示例图

3 建设过程数字化管理

在传统的施工流程中，因图纸以及更改进度计划等因素导致项目延期、建设标准不规范、不合理的管理模式、需要再次返工等现象，致使这种问题发生的关键是管理人员仅凭借经验之谈开展沟通和管控。此项目通过BIM工程数字化技术进行全过程精细化统治，有利于成本、质量等工程项目阶段的提升，也为后期数字资料奠定了坚实的基础。

3.1 BIM数字化技术提高施工仿真和优化效率

与传统相对比，运用BIM 技术进行公路建设的仿真模拟试验能够拟化出更为真切的地质环境，根据数字孪生这一技术对较重要的施工工艺展开虚拟模拟，在现场建造开始前做好预判以及前期完善工作，大大降低了施工过程中潜在问题的发生。此次项目利用三维数字化进行一系列的空间布置模拟，在真实情景下施工场地满足了标准规划与集成化管理，为顺利完成现场运输道路做出来有力支撑（见图2）。

图2 项目施工场地布置优化示意图

3.2 数字化管理提高施工过程的资源管控

在建设的整个过程中会产生很多数据与资料，以往的施工流程管理主要分为纸质文档与线上两种管理模式，与现场实施项目衔接不上，极易发生管理资料和现场施工不符，引发数据编改，导致数据内容不准确；施工中物料没有得到严格的管理，优质物料与场地标准化管控很难实现；不能立即转达调整施工计划的有关信息，很难利用三维可视化展开直观了解。在整个施工中利用BIM 数字孪生模型进行安全质量以及成本进度监管，促使施工过程资源管控和数字模型进行有效结合，利用数字模型进行现场工程预判，监管好质量问题与具体的资金流情况，施工流程中资源管理得到了大大提升。

3.3 数字化交付提升项目竣工交付成果

项目进行竣工交付时，利用数字化交付成果对整个项目展开进一步施工质量的复查工作，依据BIM 数字化成果进行竣工核算，可有效提升项目竣工核算的精确度及效率。通过数字化竣工交付成果，能够带来项目策划与施工整个流程的统一数据信息，还能与BIM可视化模型展开有效结合，将为后期业主维护带来了可靠数据。

4 基于BIM和大数据的运维管理

公路项目在运维管理环节具有很大的数据信息量及繁杂的管理流程。传统的管理模式为人工管理，无法进行高效储存资料与快速查询模式，经常致使资料丢失、输送信息滞后、不便于查询和探析，对资料数据不能规范化、有序管理，项目建设整个流程的信息库，有利于建设流程的资料信息进行统一分类储存。而且还可以利用数据储存模式保存建设流程中引发的大量资料，记载资料储存方位与资料更改流程，还能通过计算机检索功能开始快捷搜索。施工开始后做好项目建设信息库的工作，为有效管理整个项目流程的资料信息。

利用BIM技术、GIS技术和互联网等大数据技术进行相互关联，通过移动数据获取道路交通设施情况与公路环境气象状态信息，能够产生对于BIM与大数据数字化资产及运营管控体质。并将此连接到项目建设方的养护信息体系中，能够完成养护信息一体化，便于储存、管控、互换共享、探析与运用，是养护决策方提供的有力支撑，进一步提高了养护决策的规范成果（见图3）。

图3 基于BM和大数据的项目运营管理示例图

5 项目数字化品质工程建设保障措施

5.1 加强组织领导，组建数字化实施团队

项目在建设过程中涉及很多参与方，想要统一进行管理、实施流程规范化，推进数字化技术在此次项目中的应用，需要在项目开始前策划一个可靠的计划流程，建立BIM 组织实施部门。将组织机构进行详细分工，为保证BIM技术应用能够顺利进展。

5.2 专项资金保障

此次项目通过BIM技术提高工程造价再将其加到项目建设成本中，留有专业财政资金，为培养工程技术人员与建立BIM管理体系、顺利运行及后续的升级改造等工序。

5.3 建立BIM实施流程和标准

项目开始前制定标准的工作流程与规范，进行统一管控BIM 应用技术，确定BIM 应用点及重要环节BIM 技术应用的详细内容，规定项目级BIM规范化实施，引导并规范此项目的各个参与方在实施BIM 中的模型号、权限设置以及对象参与化等有关技术流程，有效提升各个参与方的BIM 项目实施效果（见图4）。

图4 项目模型文件命名和组装原则流程图

5.4 建立BIM成果审查机制

依据攻关行动建立较为完善的BIM 成果管理体系，对于统一模型与图纸、创建模型是否达到BIM 规范化需求等。将项目BIM 成果审核表做好再上交给有关单位进行调整处理，处理好之后开始二次审核，直到所有意见解决好即可。

6 结语

品质工程是作为建设公路最关键、也是今后坚持努力的发展目标，对于不断改进技术与管理技术，提高并优化项目勘察设计过程中的科技含量，是完成品质工程的必经之路。依据BIM技术进行工程数字化技术的探析与应用，是通往公路工程建设的有力途径。本文将通过数字化技术去处理建设项目设计与施工流程中产生的问题，进一步提升公路工程的建设品质，实现项目统一管理制度。作为新理念的BIM技术及管理体制对后期整个交通行业的生产手段一定会有显著提升，促进整个公路项目建设和交通行业的有力发展。