BIM技术在山区高速公路建设期中的应用

文｜向正松 秦春伟

工程概况

成都至宜宾高速公路位于四川省中南部，是四川省高速公路规划网16 条成都放射线高速之一，是成都至宜宾最快捷的通道，也是成都融入国家长江经济带的重要通道。项目全长155km，全线采用双向六车道高速公路标准建设，设计时速120km/h，隧道4 座，互通17 座，服务区5 座。

BIM 设计内容

应用目标。针对高速公路工程点多线长和项目实际需求，通过倾斜摄影、GIS、信息化等技术，建立不同精度的BIM 模型，开发建设管理云平台，实现对山区高速公路建设期中质量管理、成本控制、施工进度管理、物资采购、资料管理等数字化管理，推动山区高速公路工程的数字化发展。

BIM 实施方案与标准。首先通过建立高精度的道路、桥梁、隧道等模型，具体实施流程如图1所示。其次对全线桥梁、隧道、高边坡等重要节点进行EBS 编码，并制定统一的BIM建模及交付标准，规范各参与方的行为，确保BIM 模型及信息唯一性、继承性和共享性。最后导入到成宜建设管理云平台，业主公司、设计单位、施工单位、监理单位等统一在建管平台协同办公。

图1 软件使用框架

二次研发。为了提高建模效率，基于OpenRoads Designer 研发批量放置挡墙工具，该工具可导入挡墙段落表，基于道路中线或边线放置不同类型的挡墙，提高建模效率。研发查询桩号工具，方便建模人员随时查阅、定位设计桩号；研发查询坐标工具，方便建模人员批量查询关键部位坐标，校审图纸，方便现场人员查询模型坐标进行施工放样、定位。通过研发工具，提高建模效率15%，按时完成建模任务。

施工场地布置。采用数字孪生对项目部建设进行选址优化，如图2所示，相比传统的方式，可以更加真实的反应真实地理和地质环境，进行科学合理的规划。建立大临设施模型，优化拌合站、预制场、工区驻地位置。用BIM 软件模拟出各个施工阶段施工工况，管理人员通过漫游虚拟场地，不断优化现场布置方案，有效提高场地利用率，减少二次搬迁产生的费用。

图2 场地选取及优化

建设管理云平台

针对成宜高速线路长、工期紧、施工管理难度大等特点，研发基于云技术、GIS 技术、物联网技术（LoT）于一体的BIM 建设管理云平台，如图3所示。

图3 建设管理平台登陆界面

质量管理。高速公路主要由道路、桥梁、隧道、交安设施等组成，由于山区地质地貌复杂，使得施工管理困难。在其中引进BIM 技术可以很大程度上改善项目的管理工作，提高管理质量，其质量管理流程如图4。

图4 质量控制流程

对BIM 构件按照构件类型属性，自动匹配验收施工工艺和工序，使质量检查流程更加规范化。管理平台可根据GPS 定位，记录报检人的报检位置。所有标段的自检信息储存于BIM模型中，便于查阅，同时确保责任落实到人可追索，确保过程资料留痕，隐患及时处理，质量得到可靠保证，提高管理效率35%以上，质量验收合格率达到99%。

通过手机APP 工序级别质量报验，大大加强了施工单位自检效率，使质量检查流程更加规范化。运用“图钉法”将现场质量、安全问题与平台模型进行关联，动态根据现场质量、安全问题出现频次进行总结，对重点区域和工点加强管理。同时根据质量安全问题的严重程度划分为不同的等级，自动发送给相关处理人员和负责人，并及时检查和保存相关纪录。

成本控制。在高速公路的建设工程中，如何在满足施工质量的前提下，降低建设成本，一直是建设方最为关心的事情。在项目中引入BIM 技术主要是通过虚拟建造把设计方案中存在的不合理情况检测出来，在前期工作中进行改正，从而有效控制成本。

在本项目中通过对关键部位、重点工程坐标、高程、尺寸、钢筋、标志标牌等进行了图纸审查，共发现103 处图纸的错、漏、空、缺，提前发现问题，避免后期变更及返工，节约造价约450 万元，如图5所示。

图5 标志标牌碰撞检查

施工进度管理。施工进度管理作为项目管理的主要内容之一，在项目中引入BIM 技术可以很大程度上缩短施工工期，提升施工进度。

建设管理云平台会根据质量报验结果自动转换为进度数据，通过构件颜色可视化展现工程进度。导入计划进度，关联到施工结构树，可在系统中自动生成横道图，并可实现基于BIM 模型的4D 计划进度模拟，如图6所示。

图6 进度显示及横道图

施工进度的数据来源于质量验收，既保证了数据的唯一性、继承性，也形成了以日施工为基础、周施工进度为要点的精细化施工管理体系。同时，不同的使用者还可以利用BIM 的汇总能力，根据系统定期收到信息进行汇总，然后整理成不同报表，让相关负责人能够及时了解施工进度情况。相关管理负责人最重要的工作就是运用BIM 技术了解项目中的工作进度，根据实际进度和计划进度对比，如果发生滞后等问题，只需要针对这些问题进行原因分析，并提出合理的措施，从而保证施工进度的有效控制。

物资采购。在高速公路的建设阶段，涉及到物资和设备种类较多，并且在不同阶段需要的数量都不统一，管理起来难度较高。通过选取不同的条件，基础管理平台可按照结构树导出模型混凝土体积、边坡防护工程数量、挡墙圬工量等数据，并进行汇总与统计，如图7所示。可以直接提交给采购部门，供其使用，并且这些数据也可以在后续材料管理工作中被再次使用。

图7 进度显示及横道图

资料管理。在资料管理方面，各参建方基于建设管理云平台，负责各自范围内的资料上传和下载，确保更新及时准确，实现资料内部互相共享。建立盖章审批、联系单下放等项目审批流程，规范流程管理。实现了线上、线下办公相结合，提高办公效率50%。同时通过对设计图纸文件、技术资料的树形结构管理，构成了数字化档案交付的基础。如图8所示。

图8 电子归档

本项目运用BIM 技术解决山区高速公路建设痛点，提出解决方案，收到较好的效果，对同类型项目具有较强的借鉴意义，具有一定的推广应用价值。综上所述，在山区高速公路工程中应用BIM 技术可以很大程度上优化场地布置，提升工程质量、降低建设成本、提高管理效率、提高各参建方的办公效率，实现了各方数据的唯一性、及时性、共享性，通过本项目积累的数字资产，为山区高速公路的数据分析和数据服务等应用提供支撑。