BIM技术在高速公路机电工程中的应用分析

李智坚

（湖南省高速公路集团有限公司，湖南长沙 410005）

0 引言

随着信息化技术的快速发展与普遍应用，工程行业领域也发生较大变化。其中BIM 技术凭借自身优势，在很多工程项目中都取得较好的应用效果。在高速公路机电工程中，使用BIM 技术可以有效减少不同环节的冲突，优化工程施工方案，更好地满足工程各项需求，实现协同化、高效化的工程作业。目前较多机电工程都已经开始应用BIM 技术，但最终取得的效果却并不理想。在该情况下，则有必要结合高速公路机电工程的实际情况，深入研究BIM 技术有效应用的路径与方法。

1 BIM 技术在高速公路机电工程中的应用意义

1.1 进一步提高工程合理性

BIM 技术应用到高速公路机电工程中以后，可以提高工程合理性。由于机电工程比较复杂与专业，在工程设计中可能存在一些设计缺陷。在设计阶段，部分缺陷很难被发现，导致后续工程施工极易出现设计变更，不仅影响工期，还会带来额外的经济损失。在该情况下，使用BIM 技术可以直观全面呈现工程设计细节内容，深入考量每一个施工环节的合理性，保证施工方案具有较强的可行性[1]。

1.2 充分保证工程综合效益

在高速公路机电工程项目中，使用BIM 技术也能够显著提高工程综合效益。

一方面，BIM 技术的应用可以提高机电工程的智慧化水平，强化各个工程应用模块的协同衔接，能够给高速公路提供更加完善的机电服务，具备突出的社会效益。

另一方面，BIM 技术投入使用以后，可以提高机电工程管理的精细化水平，保证工程量计算的精准性，并控制工程资源投入。由此一来，各个工程资源的利用效率则能够得到有效提升，使得工程项目具有较强的成本效益。

1.3 有助于推动工程创新

BIM 技术是工程领域的新型技术，同时也是现代工程管理理论的重要载体。高速公路机电工程在引入BIM 技术以后，可以推动精益管理、项目管理等多种理念的萌发，提高工程管理的系统性与层次性，保证各项管理事务规范开展。特别是基于BIM 技术平台的仿真模拟模块，可以提高工程管理的前瞻性与预测性，推动工程管理体系的创新拓展[2]。

2 BIM 技术在高速工程机电工程中的应用现状

2.1 高速公路机电工程的内容

高速公路机电工程主要分为四个模块。第一，供配电系统。电力是高速公路日常运营的重要资源，因此机电工程也要做好供配电系统等建设，为高速公路提供稳定的电力资源。目前高速公路的供配电系统主要包括高压模块和低压模块。通过两个模块的协同合作，保证各个机电设备正常运作。第二，收费系统。目前高速公路的收费系统分为人工和ETC。其中，硬件设备需要收费闸口、监控设备、计算机设备、远程对讲机等。软件设备则是收费平台，用以计算车辆的收费结果，并完成扣费。第三，通信系统。高速公路属于封闭性公路，在日常运作过程中需要通信系统的支持。其中，通信系统主要收集公路运营信息、车辆信息、公路事故等多种信息，将其上传到高速公路交通中心，保证公路的安全运营。基于上述需求，通信系统需要建成数据通道、图像通道、语音通道等多种功能模块，并提高通信传输的稳定性[3]。第四，监控系统。监控系统是高速公路的重要机电模块，可以实时监控高速公路各路段，为交通疏导、交通事故处理等多项工作提供基本依据。

2.2 BⅠM 技术的应用现状

目前，在高速公路机电工程的四个模块中，BIM技术都能够得到较好的应用。在设计阶段，BIM 技术可以为设计方案提供一定的指导意见，并在BIM 平台中进行模拟，保证方案合理性。在施工阶段，BIM 技术可以参与工程施工全过程管理中，提高管理工作的精细化水平。在完工以后，可以使用BIM 技术开展工程评价，明确机电工程的整体效果。当前我国很多高速公路机电工程项目已经开始使用BIM 技术，并且推动BIM 技术在工程项目全过程环节中的应用。因此，现阶段机电工程的BIM 模型比较丰富，同时也积累了不少行业经验。但是需要注意的是，部分高速公路机电工程项目在使用BIM 技术时存在盲目性，或者BIM技术应用层次较低，比如没有使用BIM 技术进行精细化碰撞试验等。以上情况都说明BIM 技术在高速公路机电工程中还具有较为广阔的应用空间。

3 BIM 技术在高速公路机电工程中的具体应用

目前不少高速公路机电工程项目都开始使用BIM技术，并且也取得显著效果。结合高速公路机电工程行业的实际情况，全面探索BIM 技术在不同工程环节的应用方式。

3.1 工程设计

高速公路机电工程设计工作比较专业，涉及多个专业领域，并且容易出现设计缺陷。而使用BIM 技术以后，可以实现机电工程设计内容的可视化转变，并根据工程实际情况完成建模工作。特别是在引入技术图纸和机电工程数据以后，可以使用BIM 软件直接搭建机电工程分项BIM 模型，直观展示高速公路机电工程的整体布局，为后续工程施工提供有效指导，切实提高施工方案与技术图纸的可行性。不仅如此，高速公路机电工程通常要进行二次深化设计，应明确各个工程模块的具体内容，进一步避免出现工程缺陷。此时如果也能够引入BIM 技术，则可以构建不同机电设备的数据模型，在自定义参数以后进行仿真模型，明确工程设计方案的可行性和预期效果，提前甄别可能存在的设计缺陷，充分保证工程设计质量[4]。

3.2 质量管理

高速公路机电工程对于施工质量有非常高的要求，如果工程质量不达标，则会影响高速公路的正常运转。BIM 技术在高速公路机电工程质量管理中也具有显著的应用效果。

一方面，机电工程涉及内容比较多，很容易出现不同专业管线碰撞与冲突的情况。如果没有及时进行妥善处理，会直接影响工程质量。技术人员可以通过BIM 软件中的碰撞检查模块，明确机电设备与线路的干涉情况，保证机电工程项目的最终效果。在实际操作中，将不同专业管线的数据导入BIM 模型中，通过BIM 软件可以快速模拟，生成管线碰撞与冲突报告，提前甄别可能存在管线干涉情况，并做好针对性的处理。

另一方面，借助于BIM 技术，施工团队可以在机电工程各个施工环节开始之前，提前在BIM 软件中进行仿真模拟，明确后续施工的预期效果。在该过程中，技术人员需要综合考量相关技术规范，全面导入完善的数据并展开专业化计算，充分保证机电工程施工质量。

3.3 成本管理

高速公路机电工程具有周期长、工程量多等特点，通常需要投入大量的资金。如果成本控制工作不到位，就可能带来不必要的成本资源浪费，直接影响工程的综合效益。而在引入BIM 技术以后，机电工程成本控制效果会显著提升。

一方面，高速公路机电工程需要多种类型的原材料和设备，部分工程项目在材料与设备采购时存在随意性，造成采购资金的浪费。而使用BIM 技术可以建立机电工程的三维立体模型，深入分析工程施工所需要的材料与设备，提高采购信息的精细化管控水平，避免采购活动的盲目性。

另一方面，工程方搭建BIM 模型，可以实时分析不同施工阶段的人工、材料、设备等资源的消耗量，对比实时成本与计划成本的差异，并绘制资源消耗曲线，可以直观看到工程施工过程中各类资源的消耗情况。通过该方式，可以在资源消耗量超过计划成本时发出预警，尽快分析成本超标的原因，在后续施工中进行成本纠偏，减少不必要的成本支出。除此之外，工程管理团队可以使用BIM 技术更精准测算不同施工环节的人工需求，做好人力资源的调配和施工作业任务安排，合理使用劳动力，精准控制人力成本[5]。

3.4 进度管理

高速公路机电工程的施工内容比较繁琐，涉及多个主体，要求工程方做好进度管理工作，保证工程可以如期保质完成。BIM 技术在工程进度管理中的应用可以分为三个层面：第一，施工模拟。使用BIM 技术可以对机电工程各个施工环节进行仿真模拟。机电工程施工过程中，场地布局、安装顺序、管线布置等多个因素都会给工程进度管理带来影响，导致实际施工进度与计划进度之间产生较大出入。此时工程方可以使用BIM 技术模拟施工作业，论证各施工阶段的可行性，避免后续出现不必要的施工变更，影响施工进度。第二，技术交底。工程方使用BIM 技术可以帮助技术人员和施工人员，直观全面认识工程施工的技术要点与难点，并展现每一个施工环节的关键点以及可能遇到的风险，保证每个工程人员都能按照相关规范制度完成施工作业，避免工期延误。第三，工期优化。工程方在BIM 平台中导入机电工程参数，展示不同施工阶段的工程量内容以及所对应的工期时间。在此基础上，形成具体到每月、每周和每天的施工进度计划，并保证施工计划的可行性。在制订完整施工计划以后，施工团队可以使用BIM 技术确定各施工环节的资源供给量，保证施工活动有序进行，并如期完成施工进度计划。

3.5 安全管理

在高速公路机电工程施工建设过程中，做好安全管理工作也非常关键。BIM 技术应用到安全管理工作中以后，可以提前甄别各类安全风险，提高工程的安全效益。第一，机电工程施工过程中，场地布置工作非常重要。如果场地布置不合理，可能引发各类安全事故。结合高速公路机电工程施工实践经验来看，施工现场主要可以分为施工区、办公区、加工区、储存区等多个分区。不同分区的功能有所区别，必须结合现场施工流程进行合理布局。此时施工方可以使用BIM 技术模拟布置施工场地，在软件中摆放不同区域的施工设备，并通过仿真模块考量不同功能分区之间的干涉影响情况，保证场地布置的合理性。第二，高速公路机电工程的危险源非常多，在爆发安全事故时，使用BIM 技术还可以进行危险源的三维立体模型分析，结合危险源的特点确定危险源的影响范围，划定危险隔离区，科学规划人员逃生路线，提供施工现场的生命通道。第三，机电工程安全管理中，应急演练也非常关键，可以在安全事故爆发时快速反应，降低安全事故的影响。工程方使用BIM 技术可以模拟真实施工环境，并使用虚拟角色进行各类施工作业，模拟施工现场突发事件所引发的诸多后果，以及虚拟角色应该采取的处理方法[6]。与此同时，BIM 技术还可以应用于现场人员的安全培训，利用BIM 技术可视化特点搭建多维度施工现场环境，使培训人员沉浸在现场环境中学习安全知识与技能。

4 BIM 技术在高速公路机电工程中的应用保障措施

4.1 做好施工准备工作

BIM 技术应用到高速公路机电工程时，工程方应该做好施工准备工作。特别是要配置BIM 技术的专门人才，并搜集完善的工程数据信息。在形成工程方案时，也要充分发挥BIM 技术的优势，进行方案内容的精细化分析和技术图纸的演绎。通过上述方式，在施工准备阶段可以充分掌握后续施工要点，提前甄别可能出现的质量问题与安全隐患，保证工程综合效益。

4.2 做好工程数据信息管理

在高速公路机电工程中，使用BIM 技术可以实现多种数据的综合处理，比如录入机电设备参数和工程信息，进行施工模拟和仿真。虽然BIM 技术可以结合以上数据做出模拟结果，但如果提供的数据存在失真，那么最终模拟结果毫无意义。因此，工程方一定要做好各类原始数据的管理工作，保证原始数据的精准性与全面性，为BIM 技术的有效应用提供必要的数据服务支持。

4.3 提高技术人员的专业素养

BIM 技术相对来说比较专业，要求技术人员具有较高的素养。因此，工程方后续也要全面贯彻人才战略理念，切实提高技术人员的专业能力。工程方可结合BIM 技术展开深入分析，明确BIM 技术支持下，各个工程岗位所具备的新能力，定期做好专项的培训教育工作。特别是部分工程人员对BIM 技术的了解有限，因此后续工程方可以在内部开展BIM 技术的专项培训教育，保证BIM 技术可以顺利应用。除此之外，工程方还可以从外部市场中专门吸收一些BIM 技术人员，为BIM 建模、仿真模拟等工作提供必要的人力支撑。

5 结语

综合来看，BIM 技术在高速公路机电工程中可以取得显著应用成果并全面推广。对于工程方来说，应该明确BIM 技术的特点，结合高速公路机电工程的行业标准和施工要求，制订科学合理的工程计划，明确BIM 技术的切入点，使BIM 技术可以延伸到工程全过程环节中。在该理念的支撑下，最终形成“BIM+项目管理”的智慧机电工程管理体系，切实提高机电工程的管理水平，保证机电工程可以取得预期的经济收益、社会效益，助力高速公路发挥各项职能。