BIM 技术在高速公路机电工程施工中的应用研究

李铡

（中铁三局集团电务工程有限公司，山西 晋中 030600）

0 引言

高速公路是重要的交通路段，需要合理对机电工程进行应用，提高公路的施工效率。BIM 技术对施工过程具有管控能力，在公路施工中具有较强的适应性，有助于对施工状态进行管控，提高施工方法的有效性。在BIM 技术的作用下，可以生成公路的动态模型，对机电施工状态进行实时监测，提高对施工信息的采集与分析能力，使高速公路施工能够得到全面管理。

1 BIM 技术在高速公路机电工程施工中的应用优势

1.1 减少设计变更

高速公路施工过程较为复杂，涉及的施工地点和交叉作业较多，在设计过程中容易造成疏漏，需要在施工时对设计进行变更，保障公路能够顺利施工。设计变更对施工过程影响较大，一旦变更不全面和变更不及时，则需要进行大面积的返工，导致施工效率严重下降，会造成施工材料和施工费用的增加，甚至导致无法按节点工期完工。通过BIM 技术，能够对设计文件进行分析，根据实际情况对设计内容进行调整，提高施工设计的准确性，降低设计变更的概率。同时，可以根据施工现场情况对设计实时调整，使施工问题能够早发现、早解决，防止大量施工后在进行返工，导致工期出现延误。另外，还能够对变更易发点进行记录，着重于对变更情况进行分析，消除变更设计的影响因素，提高工程设计的合理性，使设计变更能够得到控制。

1.2 促进数据分享

高速公路施工由各个施工团队配合完成，团队之间需要展开沟通，确定施工的合作状况，保障各段公路能够实现对接。通过BIM 技术可以搭建共享平台，解决施工团队之间的沟通问题，使其能够基于施工问题进行探讨，对施工过程的合理性进行判断。对于重点施工作业，需要对施工数据进行实时共享，BIM 技术有助于实时共享的实现，确保施工团队能够随时进行沟通，使施工团队具有良好的工作状态。施工团队需要将每日的施工进度上传到BIM 管理系统，对日常施工情况进行管理，便于监管部门对施工进度展开管理，确保各段施工能够顺利开展，对施工状态进行准确地分析。施工数据是BIM 技术应用的重要依据，需要做好施工信息的采集工作，加强对公路机电工程的管理效率，保障数据能够精准地进行分享。图1 为BIM 平台。

图1 BIM 平台

1.3 控制施工成本

BIM 技术具有控制施工成本的作用，确保成本投入的合理性，避免造成资源的浪费，提高对施工成本的利用率。高速公路施工过程中，需要使用大量的材料与设备，而且机械设备的使用具有较高的成本，需要在设备成本方面加强控制。在BIM 技术的作用下，可以加强质量数据的管理，提高质量监管的严格性，使设备的使用得到合理组织，防止施工设备发生闲置的情况。高速公路施工需要以机电工程作为基础，对施工组织方式具有严格要求，应加强设备使用的质量监管，通过设备的使用降低资源的消耗，进而降低节约施工材料成本。通过BIM 技术可以对成本风险进行把控，对成本损失的风险环节进行分析，在施工前对成本进行预算，对成本的预期投入情况进行判断，使成本风险能够得到全面控制。

1.4 确保施工安全

高速公路机电工程中，需要对安全问题引起重视，尤其是在使用机电设备，需要对使用流程进行规范，确保施工过程的安全性。通过BIM 模型可以对施工过程进行分析，对施工方案进行判断，确定机械设备的具体使用情况，指出施工过程中存在的安全隐患，及时采用相应的解决措施，防止使施工过程中存在风险[1]。同时，需要对技术劣势进行分析，使施工风险能够得到回避，并且对施工过程进行模拟，确定施工风险的具体影响，提高施工管理的有效性。BIM 技术能够对施工过程进行监督，对施工安全状况进行判断，为安全控制提供良好条件，提高施工安全应对措施的合理性。BIM 技术具有全周期管理的功能，属于一种信息化管理方式，能够提高施工管理的效率，进而保证施工过程的安全性。

2 BIM 技术在高速公路机电工程施工中的具体应用

2.1 构建工程模型

通过BIM 技术可以为高速公路建立工程模型，再由模型对施工过程进行分析，需要准确地对模型进行构建[2]。工程模型构建较为复杂，应对高速公路实际情况展开分析，确保施工现场的地形状况，同时确定建模区域的具体位置，保证BIM 模型与工程实际相符。模型绘制过程中，需要注重模型元素的融入，对模型的细部进行处理，为模型配置机电设备（MEP）组件，使后续设计得到充分准备。工程模型采用3D 视图的形式，使模型能够在空间中进行展示，提高工程模型的设计质量，确保模型与项目能够形成有效映射，保证模型构建的真实性。模型构建过程中，需要做好图形的标注工作，使模型具有精细化的外观，提高对模型的辨识能力。构建工程模型是BIM 技术的核心，模型的准确性决定着施工的效果，因此需要对模型的构建引起重视。

2.2 机电工程深化

高速公路模型组成较为复杂，包括道路、桥梁、隧道、设备等信息，需要将这些信息在模型中进行体现，为机电工程的开展提供依据。以隧道施工为例，通过BIM 技术可以构建隧道工程的模型，对隧道所处的环境展开分析，并且对隧道施工的风险进行考察。隧道施工涉及基坑、围护结构等，需要通过BIM 模型对各部分结构展开分析，对施工方案进行深入探讨，提高隧道对环境的适应性。隧道施工需要使用多种机电设备，为了对机电工程进行深化，需要做好隧道数据模型的构建，加强隧道工程与BIM 模型之间的联系，通过模型对机电工程进行监督。机电工程对模型具有较强的依赖性，需要与模型紧密结合展开分析，提高模型运用的可靠性，确保对机电工程施工的监测与模拟水平。在BIM 模型中需要将施工设备标注到对应位置，并且对设备的施工方法进行说明，同时应注重设备功能、型号的展现，使机电设备信息能够完善地进行显示，保证高速公路施工能够有效组织，提高机电设备使用的规范性，使数据模型信息具有完整性，使机电工程的深化更加具体化。

2.3 施工资源管理

高速公路施工过程中，需要对施工资源进行管理，保证材料采购与设备调用情况，使材料与设备得到合理安排，提高施工资源的控制效果。在材料资源方面，需要根据工程确定材料的数量，同时做好材料用量的控制，防止施工材料造成浪费。通过BIM 模型可以对材料用量进行分析，将材料用量标注在模型中，确保材料用量控制的精准度，进而使材料用量得到妥善管理。在设备资源方面，需要将设备交替进行使用，将不同路段的施工进度进行差异化，确保桥架安装、管线铺设、设备安装等工序不同时进行，进而对设备的数量进行控制，并且提高设备的利用率。在人力资源方面，需要对施工人员进行管理，按照人员技术能力分配到适合岗位，保障施工人员能够顺利完成工作，使机电设备能够得到有效使用。

2.4 施工质量控制

通过BIM 技术可以对施工质量进行控制，对施工过程进行严格检查，将施工状态记录到管理系统中，使施工质量控制能够数据化。BIM 模型可以与实际坐标建立联系，结合全球定位系统（GPS）进行使用，对施工地点进行精准地把握，提高对施工质量的控制效果。在GPS 定位的作用下，可以提高公路施工的放线精度，确保对地理信息的辨识能力，保障施工过程整体效果。通过GPS 技术能够对机电设备进行定位，确定设备所在的施工地段，对设备的工作状态进行管理。当设备定位不再变化时，说明机电设备已经停止工作，设备状态将会反馈在BIM 模型中。此时，需要对设备的使用状况进行核实，对机电设备重新进行调派，降低设备的空闲时间，使设备能够迅速投入使用中。

2.5 工程进度管理

高速公路施工具有进度要求，需要注重施工进度的把控，避免出现不稳定的施工状态，保证施工过程能够顺利进行。通过BIM 模型能够对施工进度展开调查，对目前的进度状况进行了解，为施工进度的调整提供依据。施工进度关系到计划的执行，为避免出现工期违约状况，需要加强对施工进度的管理，降低施工进度的影响范围，做好施工进度的提前量。施工团队需要对每天的施工进度进行报告，确保施工进度控制的严格性，同时应注重施工问题的汇报，由BIM 技术对施工问题的影响进行分析，必要时对施工进度重新进行调整，提高进度控制方法的有效性。监理人员需要定期对施工进度展开分析，对施工进度进行全面控制，并且把握各路段的整体施工进度，保障施工计划能够严格执行。

2.6 综合管线优化

高速公路施工过程中，需要做好碰撞检测工作，避免施工时对管线造成损伤，提高施工作业的安全性。为了避免对管线造成损伤，施工前需要对管线的分布情况进行调查，确保施工过程能够避开管线区域，提高机电设备使用的规范性。管线分布情况应标注到BIM 模型中，对管线的整体分布进行把握，使管线具有完善的运行状态，提高管线的控制质量。通过BIM 技术能够对管线区域施工进行优化，在限定的标高内进行施工，避免机电设备与管线造成直接撞击，对管线的损伤状况进行控制。机电系统管线存在着相互干扰的情况，在管线布置过程中需要注意空间的利用，确保管线布置能够解决空间，降低对施工过程的影响，使机电设备能够稳定工作。管线优化是保证设备正常工作的关键，需要合理对管线进行布局，使管线布置具有合理性。

2.7 施工过程模拟

通过BIM 技术可以对施工过程进行模拟，对施工方案的实施效果进行判断，进而选择出合理的施工方案。机电工程施工容易受到场地布局的影响，应通过模型结合场地状况进行分析，确定机电设备安装和施工的顺序，将机电设备的模拟效果进行直观展现，使设备具有良好的使用状况。为了提高BIM 技术的应用水平，需要构建机电设备的施工模拟图，对机电设备使用中注意事项进行明确，对机电设备的应用效果进行控制。通过BIM 技术可以对施工过程进行动态控制，对机电设备施工过程实时进行模拟，使机电设备的施工控制更加的完善，使施工模拟能够充分发挥作用[3]。BIM 模型具有可视化功能，能够将施工数据转化为模型，使施工得到量化处理，提高对机电设备的动态管理水平。

2.8 施工协调管理

高速公路施工过程中，需要做好施工协调管理，通过BIM 技术对施工协调过程进行管制，确保机电工程能够规范化进行[4]。BIM 模型具有生动形象的特点，能够将施工过程以视频方式进行动态显示，便于对复杂施工过程进行交底，使施工过程能够得到简化，提高施工方法的有效性。在传统的施工管理模式中，主要以“图纸+文字表述”的方式，不利于对施工流程的迅速掌握，需要消耗较多时间对技术进行分析。BIM 技术能够对施工过程进行拆解，将施工图纸进行三维化处理，同时可以多角度对3D 模型实施动态显示，便于施工人员对机电设备的使用重点进行掌握，确保高速公路施工具有明确的方向。施工协调管理是一项重要的工作，可以确保施工信息的传递效果，保障机电施工能够顺利进行。

3 结语

BIM 技术在高速公路中具有较强的适用性，能够提高机电工程管理的严格性，对施工过程进行全方位管理，保障对机电工程的管理效率。公路施工对机电设备具有依赖性，通过BIM 技术可以对施工条件进行明确，为机电施工提供指导依据，使施工状况能够得到优化，确保施工过程的协调性。BIM 技术有助于施工的精细化管理，能够将施工过程进行数据化，进而采用信息化的管理形式，提高对施工状态的控制效果，保障机电施工作业能够顺利进行。