于建

摘 要：近年來國內(nèi)建筑信息模型（Building Information Modeling）技術(shù)發(fā)展迅速，被大量的應(yīng)用到房建以及綜合管廊項(xiàng)目，但在山區(qū)高速公路中的應(yīng)用研究較少。本文結(jié)合云南華麗高速項(xiàng)目對BIM技術(shù)在山區(qū)高速公路中的應(yīng)用方向進(jìn)行了分析，山區(qū)高速公路面對的是更復(fù)雜多變的地形及地質(zhì)條件，施工難度遠(yuǎn)大一般平原地區(qū)的公路，利用BIM技術(shù)可以針對性解決一些建設(shè)難題如棄土場選址問題。BIM技術(shù)的應(yīng)用能極大的提高工程建設(shè)管理效率，提升工程質(zhì)量、安全水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

中圖分類號：U471.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）21-0188-02

1 前 言

隨著國家級頂層戰(zhàn)略“一帶一路”的提出，中國再一次掀起了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高潮，近年來，國家先后投入數(shù)萬億資金用于基礎(chǔ)設(shè)施如鐵路、高速的建設(shè)，且主要集中于中西部地區(qū)，其中又屬四川、云南、貴州三省地形最為復(fù)雜多變、地質(zhì)情況不穩(wěn)定，建設(shè)難度大，如貴州杭瑞高速中的北盤江大橋，成為世界上最高的橋梁；云南大瑞鐵路大柱山隧道從2008年施工至今共計(jì)9年，由于地質(zhì)情況相當(dāng)復(fù)雜，全長14.5km的隧道仍未貫通。隨著高速公路項(xiàng)目規(guī)模及復(fù)雜程度不斷提高，傳統(tǒng)項(xiàng)目的管理方法已很難滿足當(dāng)前工程建設(shè)的要求，如何針對建設(shè)項(xiàng)目投資大、工期緊、參建方多、技術(shù)要求高、信息量大、協(xié)調(diào)困難等特點(diǎn)進(jìn)行有效管理，成為項(xiàng)目管理者的難題。對復(fù)雜地區(qū)高速公路建設(shè)引入BIM技術(shù)，通過可視化、協(xié)同共享、模擬優(yōu)化等一系列在傳統(tǒng)項(xiàng)目管理中無法實(shí)現(xiàn)的功能來提高施工質(zhì)量、降低項(xiàng)目成本，縮短項(xiàng)目工期、減少重復(fù)工作，為項(xiàng)目管理的提升提供有力支持。

2 國內(nèi)BIM技術(shù)應(yīng)用概述

BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡稱，它就是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，再通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，為建筑項(xiàng)目生命周期中的不同階段、不同參與方提供及時(shí)、準(zhǔn)確、足夠的信息，支持不同項(xiàng)目階段之間、不同項(xiàng)目參與方之間以及不同軟件之間的信息交流與共離，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)效率和質(zhì)量持續(xù)不斷的提高[1]。

在國家及地方政府的大力推動下，目前國內(nèi)大型建筑施工企業(yè)基本上都已經(jīng)用上了BIM技術(shù)，但使用BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目大部分還是房建及城市綜合管廊，路橋施工還相對較少，尤其是山區(qū)高速公路施工中BIM技術(shù)應(yīng)用方面的研究還很少，因此本文主要探究BIM技術(shù)在山區(qū)高速公路施工中的應(yīng)用方向。

3 結(jié)合云南華麗高速項(xiàng)目，BIM在山區(qū)高速施工的應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目背景

項(xiàng)目位于云南省西北部，起點(diǎn)位于云南省麗江市華坪縣，經(jīng)永勝縣，終點(diǎn)為麗江市古城區(qū)，項(xiàng)目采用雙向四車道高速標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬度采用25.5m，橋梁寬度采用11m，隧道寬度采用10.25m。項(xiàng)目經(jīng)過的區(qū)域范圍內(nèi)主要地方公路有S220和S308。

3.2 路基施工BIM技術(shù)應(yīng)用

3.2.1 三維地形模型的建立

山區(qū)地形、地質(zhì)條件復(fù)雜多變，高速公路施工線長，施工難度較平原地區(qū)大，一個(gè)人在現(xiàn)場以及平面圖中很難全面、直觀的觀察到項(xiàng)目地形條件，而建立三維地形模型將現(xiàn)場原地面情況整體、直觀的展示給項(xiàng)目管理人員，因此，山區(qū)高速公路建立三維模型很有必要。

3.2.2 路基工程土石方量計(jì)算

山區(qū)高速公路路基土石方工程填挖方量往往較大，施工過程中需要不斷進(jìn)行方量的核算，利用原始地形模型以及施工后的地形模型可以很快計(jì)算出路基土石方工程量。施工后地形可以利用無人機(jī)在空中對地面進(jìn)行掃描，自動生成點(diǎn)云文件，即可導(dǎo)入BIM軟件中形成地表模型；也可利用GPS儀器進(jìn)行人工采集高程點(diǎn)坐標(biāo)，利用高程點(diǎn)坐標(biāo)生成地表模型。前者需要購買無人機(jī)等設(shè)備，需要對操作人員進(jìn)行相關(guān)專業(yè)技能培養(yǎng)，前期投入較大，但采集效率高；后者人工采集技術(shù)要求低，可充分利用現(xiàn)有資源完成地形采集工作，但效率較低。隨著科技的發(fā)展，利用機(jī)械帶替人工提高工作效率是不可抵擋的趨勢。

3.2.3 工程進(jìn)度及施工模擬

根據(jù)項(xiàng)目啟動初期編制好的總體施工進(jìn)度計(jì)劃及節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，建立總體施工模型，對施工進(jìn)度進(jìn)行模擬，展示不同的進(jìn)度控制節(jié)點(diǎn)，將進(jìn)度計(jì)劃精確到每天，同時(shí)導(dǎo)入每日實(shí)際完成工程量，與計(jì)劃進(jìn)行對比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正進(jìn)度偏差。

利用模型制作施工動畫，輔助進(jìn)行技術(shù)交底，動畫能直觀展現(xiàn)施工過程中的質(zhì)量控制細(xì)節(jié)，內(nèi)容生動有趣，幫助被交底人快速的理解交底內(nèi)容，能有效提高交底效率，提升工程技術(shù)人員及工人質(zhì)量控制意識。

3.3 橋梁施工BIM技術(shù)應(yīng)用

3.3.1 建立結(jié)構(gòu)物模型

BIM技術(shù)是以三維模型為基礎(chǔ)，建立結(jié)構(gòu)的三維模型是最基礎(chǔ)的應(yīng)用，將結(jié)構(gòu)物模型準(zhǔn)確的放置在地形模型上。

3.3.2 輔助圖紙會審及設(shè)計(jì)變更

在地形模型及橋梁結(jié)構(gòu)模型建立完成后，可利用BIM技術(shù)對圖紙進(jìn)行輔助會審及深化設(shè)計(jì)?？梢酝ㄟ^BIM模型進(jìn)行快速的工程量計(jì)算，與設(shè)計(jì)圖紙中的工程量進(jìn)行對比。也可以快速的找出一些設(shè)計(jì)中錯(cuò)誤的地方，如圖3，按設(shè)計(jì)圖紙建立完成地形及橋梁下部結(jié)構(gòu)之后發(fā)現(xiàn)，該墩位處一個(gè)承臺遠(yuǎn)高于原地面，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，降低其標(biāo)高。

利用BIM技術(shù)輔助圖紙會審能大大的提高審核效率，以便超前進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，利用三維模型將錯(cuò)誤的地方直觀的展現(xiàn)出來，也增強(qiáng)了與業(yè)主、設(shè)計(jì)的溝通效率，最大化的減少因設(shè)計(jì)變更而耽誤的工期。

3.3.3 工程量統(tǒng)計(jì)

利用BIM軟件建立的實(shí)體模型能直接計(jì)算出結(jié)構(gòu)物工程量，能幫助商務(wù)人員快速制定出材料計(jì)劃，計(jì)算產(chǎn)值等。Revit軟件根據(jù)建立的三維模型自動計(jì)算出相應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)的工程量。

3.3.4 橋梁工程進(jìn)度

橋梁施工工程進(jìn)度控制與路基施工工程進(jìn)度控制是一樣的，首先建立起總體施工模型，對施工進(jìn)度進(jìn)行模擬，展示不同的進(jìn)度控制節(jié)點(diǎn)，將進(jìn)度計(jì)劃精確到每天，同時(shí)導(dǎo)入每日實(shí)際完成工程量，與計(jì)劃進(jìn)行對比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾偏。

3.3.5 輔助施工便道設(shè)計(jì)

山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)有一個(gè)極大的難題便是便道的修筑，橋梁下部結(jié)構(gòu)往往在一些比較陡峭的山坡上，如何規(guī)劃便道，將施工機(jī)械以及施工原材料安全、快速的運(yùn)送到指定地點(diǎn)，是一個(gè)難題，而且如果便道設(shè)計(jì)不合理，加上工程所在地雨季時(shí)期雨量較大且容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，在陡峭的山坡上一旦出現(xiàn)安全、質(zhì)量事故，后果將極其嚴(yán)重。利用建立好的地形模型進(jìn)行便道路線規(guī)劃、橫斷面設(shè)計(jì)，制定多種技術(shù)方案，并進(jìn)行最終比選，能極大的提高便道設(shè)計(jì)的質(zhì)量、安全性。

3.3.6 三維交底

利用BIM技術(shù)制作三維模型及動畫進(jìn)行施工技術(shù)、安全、現(xiàn)場CI布置交底，可更加直觀的展現(xiàn)施工過程中，幫助交底人更好的表達(dá)出交底意圖，同時(shí)也讓被交底人更快的理解交底內(nèi)容，極大的提升交底效率（見圖4）。

3.4 利用BIM技術(shù)進(jìn)行綜合信息管理

BIM技術(shù)不僅僅只是建立三維模型，更重要的是I即inormation，信息，信息是包括信息的傳達(dá)、記錄及分析。

每一個(gè)工程項(xiàng)目承包商都有多個(gè)責(zé)任部門，通常有工程部、技術(shù)質(zhì)量部、商務(wù)部、安全部等，各自負(fù)責(zé)相關(guān)工作，但從眾多的部門往往會導(dǎo)致信息的交流出現(xiàn)了重重壁壘，各部門工作協(xié)調(diào)難度大。

將BIM技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，利用BIM5D平臺，將各部門工作整合，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺及時(shí)更新各部門的信息并發(fā)布，與BIM模型結(jié)合，其它相關(guān)部門可以在平臺上查找需要的信息，提升工程項(xiàng)目的整體工作效率。

工程項(xiàng)目生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的管理模式僅僅是將所有的信息寫在紙上保存下來，往往一個(gè)工程做完后，所產(chǎn)生的文檔可以放下一整個(gè)辦公室。如此海量的信息在項(xiàng)目結(jié)束后放著也就放著了，起不了多大的作用，若是將有用的信息上傳到互聯(lián)網(wǎng)平臺中，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對所有信息綜合分析，能得出許多準(zhǔn)確可靠的結(jié)論，這些結(jié)論將遠(yuǎn)比個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)更有說服力，將為未來的工程項(xiàng)目解決相關(guān)問題時(shí)提供有說服力的依據(jù)。一個(gè)企業(yè)便可以依靠這些數(shù)據(jù)快速的成長起來。

4 結(jié) 語

本文針對山區(qū)高速公路特點(diǎn)和BIM技術(shù)實(shí)際應(yīng)用分析，對BIM在山區(qū)高速公路工程的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，可見BIM技術(shù)能提高該領(lǐng)域的工程建設(shè)管理的效率，提升工程質(zhì)量水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。但目前我國BIM技術(shù)在山區(qū)高速公路建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用還處于初級階段，相應(yīng)的復(fù)合型人才儲備還不足，一些有需求的BIM軟件功能還有待開發(fā)，但我相信隨著國家大力推動BIM技術(shù)的發(fā)展，目前BIM技術(shù)應(yīng)用中的問題都會逐步解決，創(chuàng)新越來越多，BIM技術(shù)終將成為工程建設(shè)領(lǐng)域的一大利器。

參考文獻(xiàn)

[1]清華大學(xué)BIM課題組.中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011：4～7.

收稿日期：2018-6-25

作者簡介：于 建（1986-），男，工程師，本科，主要從事高速公路工程管路工作。