BIM技术在高速公路工程建设中的应用分析

2021-12-08贾立

智能建筑与智慧城市 2021年11期

贾立

（山西省交通新技术发展有限公司）

1 引言

在高速公路工程建设中，为加强工程项目的建设质量和安全管理，促进工程项目建造效益的提升，必须采取有效措施，加强施工现场的管控。通过借鉴BIM 技术在建筑领域的应用成果和经验，以及信息技术的迭代发展，在以高速公路建设为主要内容的基础设施建设中，积极引进BIM等新兴技术，以期提高高速公路工程的建设质量，加强安全管理和成本管理，降低建造成本，提高资金利用效率。BIM技术的广泛应用，不仅仅由于国家与行业的政策推动，更是由于BIM自身超强的技术优势。工程建设行业经历了人工绘图、CAD 辅助设计阶段，再到现在的三维可视化建模，BIM推动了工程建设行业的技术革命（见图1）。

图1 建筑模型示意图

2 BIM技术的概念与特征

2.1 BIM技术的概念

BIM 的全称是Building Information Modeling，即建筑信息模型。在工程项目的具体应用中，可通过BIM 创建三维模型，并基于可视化数字模型，构建整个高速公路工程的全生命周期管理系统，具体包括有工程建设的设计、施工、管理等要素，为工程项目的全面管控搭建了技术平台，有利于推动项目的顺利开展。BIM模型是完整的信息数据模型，基于模型平台，可收集工程项目建设过程中不同阶段、不同时期的工程信息、数据、资源，并将这些数据信息进行集成分析、管理、处理，便于工程项目各参建方的协同使用。与此同时，通过三维数字技术模拟建筑物的真实信息，并将所有数据按照标准和规格进行统一，为工程项目施工工作的有序开展打下基础[1]。

2.2 BIM技术的特点

目前，在工程项目建设过程中，采用了很多系统，但这些系统之间彼此不能相互连接与通信，仍处于信息孤岛的状态。各个管理系统中的存储数据仅用于单点项目，没有形成历史数据文件，难以被二次利用。高速公路建设所涉及的数据量大，维度众多，仅仅是进行信息化建设还远远不够，还有许多方面的问题亟待解决，如信息如何收集、处理、存储、查询、展示、统一等。但随着BIM技术逐步转向基础设施建设行业，从行业到企业，都逐步对BIM技术有了全新的认识，了解到BIM技术不仅可以应用在建筑行业，更可以支持大型、复杂基础设施建设工程。BIM技术在提供可视化模型的基础上，还可以存储或链接工程项目规划、设计、施工、维护等阶段所产生的大部分数据。同时，这些数据经过检索与加工，又能从模型中导出，实现规划信息、设计信息、施工信息、养护信息的可追溯。

BIM 技术在基础设施建设行业展现出了强大的可视化与数字化优势。BIM可视化技术支持现实世界与电子虚拟空间的数字孪生，可实现两者之间的物理参数信息互动，其数据的唯一性支持了多单位、多设备、多材料之间的设计协同。同时，除了进行效果展示和生成报表，BIM可视化应用更重要的是在项目设计、建造、运营过程中，为各参建方沟通、讨论、决策提供精准直观的数字模型场景。由此衍生的各类施工模拟动画，可系统、形象地演示工程建设内容和过程[2]。

3 BIM 技术在高速公路工程建设中的应用策略

BIM 技术可以满足高速公路工程建设的需要，将其用于工程施工能取得良好效果，有利于确保工程质量和效益。但部分建设单位对BIM认识不足，不能重视数字化工作，未能结合项目建设具体要求使用BIM 技术，施工建设方案不科学，没有对高速公路工程建设进行全过程管理，造成项目不能顺利开展，如期交付。

3.1 对临建场地设计动态的推演优化

高速公路线路较长，空间跨度大，在现实中很难直接呈现。通过BIM技术，建立场景模型、临建模型和机械设备模型等，利用BIM 可视化的特点，可以直观展示项目的地理坐标、临建选址、布局方案，以及与周边环境的融合，指导临建前期规划、场地精准布置，并根据临建施工组织方案，提前进行虚拟施工部署、资源调配和进度管控动态演示，清晰表达管理人员的各种需求，一次性生成最优方案[3]。

3.2 针对危、大、杂、难的工艺工序进行仿真模拟

BIM 技术可以实现工程项目施工前期的技术交底和质量安全管控。BIM 可视化表达形象、高效传递了关于质量安全的工艺工序信息，方便施工人员提前了解施工方案、熟悉工序流程，掌握工艺难点，能够起到指导施工的作用。应用BIM 可视化技术结合漫游动画，实现三维可视化技术交底，提升施工质量，保证施工安全。

3.3 BIM 可视化技术结合信息化平台实现智能化建设协同管理

施工单位定期进行全线无人机航测，实时获取施工现场的影响资料，利用BIM+GIS 软件比对前后工地场景的模型，便于管理人员实时掌握项目进度。在此基础上，引入时间维度、成本参数等，针对工程建设项目形成多维度进度管控，并将数字化进度信息导入协同管理平台，实现项目各参建方、各业务部门的协同统一管理。

3.4 实现对工程建设的动态控制

随着高速公路工程建设项目的推进，参建单位和施工人员也会发生相应变化，项目数据和相关信息也越来越多。利用BIM 技术建立智能化、数据化模型，随着项目施工的推进，模型数据信息也会不断更新，便于项目管理人员及时了解、掌握项目不同时间、不同阶段的基本情况，实现对高速公路工程建设的动态控制。

3.5 在安全管理中的应用

安全管理是高速公路工程建设的关键要素。为提升安全管理水平，项目开始前，可应用BIM 技术构建可视化模型，全面、准确预估施工中可能出现的安全隐患，并做好解决预案。同时，利用项目的可视化模拟，还可以评估项目建设方案的可行性，发现问题，及时反馈，做好预案，不断模拟验证、优化方案，确保建设工作的顺利进行。同时，利用BIM技术还能识别施工现场风险并对风险进行预控，避免安全事故的发生，确保高速公路现场施工秩序处于良好状态。

3.6 在成本管理中的应用

在工程项目的成本管理中，利用BIM技术打造一体化信息管理系统，进行施工现场模拟和数据库构建，将工程量、施工成本输入管理系统。通过BIM技术，根据施工进度，可精确计算出项目每月、每周，甚至每天的人力、物力消耗，有效帮助管理人员合理分配工程资源和场地，调配工程进度计划，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[4]。

3.7 用于方案的碰撞检查与优化

在以往利用CAD图纸进行管理的设计模式中，并没有真正重视方案中各专业的碰撞冲突，即便在深化设计中开展了这项工作，也由于各专业间的不了解，导致沟通效率不高、协调效果较差。在传统的设计中，主要是根据各个平面图中的标高及位置节点，按照经验，进行各专业间的冲突检查。虽然会针对关键位置绘制细部图，但很难全面、系统地解决各专业在设计上的冲突。而BIM技术的应用，三维设计取代了二维平面设计，在同一个参数化模型中，所有专业的信息都能被可视化、直观体现。即便各专业之间互相不了解，也可以通过真实尺寸建模，在模型中依据其他专业的条件开展本专业设计，避免二维图纸表达的局限性。BIM 技术的碰撞检查与优化使管理人员能够及时发现工程的安全隐患和技术缺陷，快速解决问题，大大提高了工程的安全性、可靠性。