BIM技术在高速公路施工中的应用

成小鹏

摘 要：截止2020年年底，我国高速公路的总里程达到了16万公里，建立覆盖全国公路网络的主干道，对促进国民经济的发展发挥着重要作用。高速公路施工要求高，涉及隧道、涵洞、桥梁等隐蔽工程，增加了施工难度。BIM技术作为现代建筑工程的数据化工具，将BIM技术应用在高速公路施工环节，可以实现高速公路空间管理、建立安全疏散模型、施工现场可视化管理，提高高速公路施工质量和效率，协调建筑工期、质量和安全的关系，确保高速公路施工质量和安全的情况下，如期完成工程。

关键词：BIM技术;高速公路;施工管理

BIM技术也就是建筑信息模型建筑，是指建筑工程设计、建设、运营管理的数据化管理工程，通过整合建筑工程各项数据信息，在建筑工程策划、设计、建设以及运营管理等全生命周期进行数据共享，从而便于各参与主体实时了解到工程进度，提高建筑工程生产效率，降低生产成本。BIM技术具有可视化、可协调性、模拟性、可出图性、可优化性等特点，为建筑工程前期规划设计、建设施工、运营管理等提供信息，极大地提高了建筑工程信息化集成度。2016年12月20日，住建部发布《建筑信息模型应用统一标准》，为建筑信息模型在建筑工程的应用奠定了基础。将BIM技术应用高速公路施工环节，可以施工现场的实时管理，确保施工进度符合施工要求。

1 空间管理关键技术

高速公路具有施工范围广、施工环境复杂、施工人员多、施工技术工艺交叉等特点，增加高速公路施工管理的难度。高速公路隧道、桥梁涵洞等隐蔽工程，在山体内部施工，项目管理人员无法及时了解现场的实际情况，从而导致施工质量隐患，造成设计变更，工程返工，增加高速公路施工成本[1]。结合到高速公路施工要求，加强现场施工管理，采用4D、5D施工管理技术，确保高速公路施工安全性。4D工程管理技术是整合高速公工程项目的信息，将施工现场的设备、设施3D模型和施工进度表进行连接，建立施工现场4D模型，实现工程进度计划、三维模型、人力、机械设备、物力、材料等场地布置和成本分析等施工要素的结合，对整个现场施工进行信息化、集成化和智能化管理。通过4D模型，在虚拟环境中引入时间信道，可以对多点施工情况进行实时了解，从而确保现场施工安全。同时还可以模拟高速公路施工进度，对整个施工工期节点进行精确控制，有助于现场人力、物力和材料的统筹调度，在模型中输入相应的设备型号、设施名称、设备类型和计划时间等信息，让场地布置情况和施工进度相协调，对施工现场的设备、人、材料进行动态管理。BIM 5D技术是在原有的建筑信息模型基础上，增加时间和成本两个维度，构成五维建筑信息模型。5D技术包括了3D几何模型、建筑工期、建筑成本等信息，进一步拓展了BIM信息模型的建模范围，有助于施工单位在施工阶段控制整个施工成本。将5D技术应用在高速公路施工环节，可以控制整个施工过程的材料数量，并建立施工进度、施工成本和施工内容等信息模型，从不同的层面对高速公路施工期间的材料使用数量进行分析，从而优化整个施工进度和建筑材料，减少施工过程中的浪费，降低施工成本。

2 安全疏散模型建立

安全疏散模型是施工安全管理的重要内容，通过建立安全疏散模型，可以根据高速公路施工现场的实际情况，根据疏散人群数量、疏散面积、疏散通道、人群疏散速度等信息模拟，从而将疏散人群的拥挤程度进行模拟，为安全疏散通道的施工提供参考[2]。建筑信息模型可以真实再现工程的实际场景，将高速公路的建筑全貌、结构主体和装修装饰信息显示出来。在安全疏散救援环节，可以通过BIM技术，让救援人员第一时间了解到现场的情况，帮助救援人员完成救援工作。由于BIM技术具有可视化、可优化性、可协调性等特点，可以模拟不同施工階段的场景，为现场的施工管理提供参考。在建立安全疏散模型的时候，需要考虑到核疏散主体、疏散环境、疏散空间等因素，在模拟的时候，需要模拟不同人群的行走速度和不同的心理，根据人群特点，制定安全疏散通道。根据模拟情况，可以生成不同施工阶段的应急疏散通道图和不同施工现场的人员疏散方式，为应急救援提供参考。

3 数据可视化的应用

BIM技术具有可出图性、可协调性、可视化等特点，将其运用在高速公路施工阶段，有助于高速公路相关利益方通过BIM模型，了解到高速公路工程的实际情况，并将高速公路三维模型展示出来，让高速公路的设计、建设、运营等过程在可视化状态下进行沟通、讨论和决策，实有助于高速公路各参与方的协调合作。将BIM技术和GIS技术结合起来，可以将高速公路的地形等高线生成三维曲面图，并与GIS地形模型进行融合，制作高速公路电子沙盘，通过电子沙盘可以直接直观的了解到高速公路各个主体工程与地形空间的关系，从而了解到高速公路施工重点和难点，制定相应的解决方案，加快施工进度。由于高速公路施工过程中，需要钢筋、水泥、砂石骨料、机械设备等材料设备，施工现场的空间有限，如果现场布置不合理，可能影响到施工进度。通过三维信息模型，可以根据现场的面积，计算出机械设备、材料所需的面积，并计算出设备净距离、车辆掉头所需距离，从而对整个现场空间布局进行优化，实现空间利用的最大化。高速公路的桩基、预制梁吊装等专项工程施工过程，由于涉及工程量大、施工工艺复杂，需要制定严格的施工方案，确保工程顺利进行[3]。将BIM技术与高速公路专项施工工艺结合，可以创建专项工程三维模型，模拟现场施工情况，让施工单位直观了解现场的实际情况，从而不断优化施工方案。在技术交底环节，通过BIM模型，可以让现场各个施工小组负责人直观了解到高速公路主体工程施工的技术标准和要求，让工程更全面了解到整个高速公路施工方案。通过BIM技术，整合高速公路各项数据信息，构建施工管理平台，可以对高速公路施工范围的桥梁、道路、隧道等分项工程进行信息化管理，加强高速公路施工质量、施工安全、施工成本、施工进度等方面的管理。通过项目数据库，为高速公路的人力资源、成本管理等工作提供信息参考，让高速公路管理更加精细化。

4 结语

高速公路具有点多、面广、线路长的特点，增加了工程施工现场管理难度。将BIM技术应用在高速公路施工管理阶段，利用BIM技术的可视化、可出图性、可协调性、可优化性等特点，可以不断优化高速公路施工方案，构建高速公路施工安全疏散模型，为高速公路施工应急救援工作提供支持，优化现场施工布置，提高现场施工效率。

参考文献：

[1]马蕾.BIM技术在山岭高速公路工程施工管理中的应用[J].中国设备工程，2021（3）：215-216.

[2]王伟，李国峰.BIM技术在高速公路桥梁施工安全管理中的应用[J].公路，2020（6）：176-178.

[3]龚加有，谢洪涛，陈随海，等.BIM与LSM技术在高速公路工程施工进度管理中的应用研究[J].项目管理技术，2019（8）：94-97.