BIM信息化技術在高等級公路建設的應用

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摘要：秉承策劃先行的原則，基于工程應用實例，詳細介紹了bim信息化技術在高等級公路建設項目前期策劃及施工管理中的應用，并從技術、經濟、綠色施工三個方面進行了效益分析，為同類型高等級公路建設項目施工管理及建管養一體化協調發展，提出了切實可行的BIM信息化、數字化技術應用方向，提高項目前期策劃及整體施工管理水平。

關鍵詞：高等級公路建設；BIM技術；施工；BIM+數字管理平臺

1項目簡介及特點、難點分析

1.1項目簡介

渝武高速重慶段屬國家高速公路網G75蘭州－海口高速公路，是國家高速公路網“7918”規劃的第八縱線，也是重慶市規劃“三環十二射七聯線”主骨架高速公路網中重要的射線之一。項目建成后，將與中環快速路、繞城高速、在建三環高速等納入重慶“1小時經濟圈”，是名副其實的扶貧之路，是進一步縮小東西部地區差距，強化地區聯系，優化地區產業格局，對加快合川地區增強綜合實力，改善投資環境，促進客流、物流、資金流在重慶地區的聚集和流動，起到積極的推動作用[1]。

1.2項目特點、難點分析

項目工程結構為典型綜合標和典型山嶺丘陵地形：橋梁22座，天橋3座，涵洞6道，隧道1.5座，路基填挖方工程，工點多且分散；山嶺重丘區，山勢陡峻，地形復雜，施工縱向便道貫通依托地方道路較多，高峰期增加交通壓力。項目路線穿越風景名勝區、水源保護區、地方規劃區等，施工環境干擾因素多。項目施工難點在于項目全線橋隧比高達58.1%，隧道共計1.5座，金屏山隧道長度約為1.3km，隧道主要含巖溶、瓦斯、采空區、石膏、暗河等不良地質災害；橋梁上跨城市主干道、上跨在建渝合鐵路，最大墩高為33.52m，高空作業，安全隱患多，交通組織協調難度大；路基存在高填深挖段，有落石、雨水沖刷滑塌等風險。

2BIM技術在項目中的部分應用

2.1施工方案可行性模擬

渝武高速與三環高速在合川區百歲村位置相交，原設計為渝武高速上跨合長高速，但此方案安全風險大、投入高，經設計優化擬采取下穿方案。但優化過程并不順利，三環高速已完成該段路基填方施工，挖除路基改為橋梁可能會對整體工期造成影響。為選擇最佳施工方案，通過利用BIM技術對不同方案進行建模，經過專家論證及經濟比選最終確定采用下穿方案，成功優化全線標高，降低橋隧比，極大地避免了在后續施工中可能出現的工序安排以及空間上的沖突問題，順利完成上跨改為下穿變更，如圖1。

2.2傾斜攝影制作

項目為典型山嶺丘陵地形：山嶺重丘區，山勢陡峻，地形復雜：航拍照片、手持設備照片、GPS等測量方式往往只能平面、局部的展示地形地貌及附屬物情況，在施工過程中往往會出現數據不準確、缺失以及對三維交叉情況考慮不充分等問題。而無人機傾斜通過無人機傾斜攝影技術，精確把握現場實際情況，合理規劃使用土地，對紅線兩側500m范圍內的地物地貌進行航拍。對于500m范圍外項目駐地、拌和站等大臨設施區域，專門進行補拍，整體掌握現場三維實景情況，減少策劃修改，于施工前記錄全線原始地形地貌，掌握關鍵性施工資料[2]。

2.3大臨設施三維建模及電子沙盤制作

秉承策劃先行的理念，對大臨設施、施工便道進行提前規劃。利用BIM軟件對大臨設施進行1∶1建模，并利用模型進行碰撞檢測、三維技術交底，減少實際施工中可能出現的問題。高精度的傾斜攝影模型往往文件過大，不利于展示整體形象。項目結合實際地形地貌，結合傾斜攝影、實測數據及現有路線信息，利用BIM軟件制作項目整體電子沙盤，為項目施工部署提供全面指導，并將臨建模型載入電子沙盤。再結合現場實際切實指導現場施工布置，做到在項目施工前期對大臨設施及便道建設進行完善設計，之后依據實際情況進行優化，在此基礎上布置臨建、便道，并進行填挖計算、工程出圖，達到“所見即所得”的目的，減少施工過程中因前期策劃不到位造成的返工、窩工現象。

2.4模型碰撞檢測

項目通過利用BIM軟件檢測模型中存在的碰撞，及早發現施工過程中可能會出現的碰撞問題，將問題解決在前期策劃階段，相較傳統圖紙審閱大幅減少審閱時間，并提高主體結構物預留預埋準確性，減少施工中可能出現的碰撞變更，使工程質量及工期得到有效保障。

2.5可視化交底

根據設計圖紙及方案要求建立相應BIM模型和虛擬樣板，利用BIM數字化、信息化手段將方案中成熟的施工工藝流程及規范要求通過動畫交底的形式表達出來，對方案進行直觀模擬，更加清楚明了地控制關鍵工序，全面提升質量意識及整體施工水平。同時靈活運用二維碼，掃碼即可觀看交底動畫和查看實體構件澆筑日期及負責人信息，做到隨掃隨學，隨掃隨知。制作可視化交底時，工程施工、技術管理部門應層層把關，將交底視頻及各工序構件做實做細，實現一個項目制作，同類型施工項目均可復制使用，積累優秀施工經驗，并最終形成一套標準化可視化交底流程，便于在內外部進行BIM＋數字化施工經驗推廣，響應當前可視化、信息化和智能化施工，全面提升施工管理水平，優先做到精細化施工管理[3]。

2.6BIM+數字管理平臺應用

項目采用中交簡石數字科技（蘇州）有限公司的BIM+數字項目管理平臺，實現了項目建設施工進度管理、施工成本管理、人員管理、安全質量管理等。通過對建設項目進行建模并上傳至平臺，導入工程模型及圖紙設計參數，管理人員通過手機端“一公局BIM平臺”APP，對現場施工進行工序報驗、安全質量信息管理、方案及交底情況查詢、機械和人員進場情況全面掌握，同時將隧道有毒有害氣體監測、高邊坡監測、空氣質量及噪聲監測等監測終端接入平臺，有利于管理人員對施工計劃、現場施工安排的及時糾偏，保證施工工序的安全、有序開展，確保按時完成施工任務。項目創新應用BIM+經營成本管理模塊通過生產經營平臺將模型構件與造價信息進行關聯，可以直接生成工程造價表，相對比常規項目，減少了重復工作、優化了信息流通速度，做到了成本的精準核算。根據“建管養一體化”指導思想，項目數字管理平臺率先將BIM模型信息與平臺數據進行綁定，實時收集整理建設信息，為后續管理、養護積累數據提供依據。創新考慮“永臨結合”，將高邊坡數字化監測于路基施工時就進行布置，并接入BIM+數字管理平臺進行實時監測，既加強了施工過程中的變形監測，又便于后續管養過程中的持續監測，打造智能化、數字化高等級公路[4]。

3BIM技術應用效益

3.1技術方面

山嶺丘陵，地形復雜，相比以往同類項目容易出現前期策劃不夠精準，現場勘測敷衍了事不全面，甚至出現較大錯誤。通過前期采用無人機傾斜攝影、電子沙盤創建等BIM信息化技術，對現場整體情況有一定的了解，減少了人員、設備的投入，避免了大臨建設、便道建設的返工或不合理規劃。通過傾斜攝影結合土石方控制，在后續路基施工中更便于項目實施精細化管理，利于加強土石方工程進度、質量控制；通過精細化建模，更有利于提升橋梁、隧道施工精度，便于現場技術人員利用模型進行質量管控以及預留預埋控制。依據項目實際施工進展，建立常用構件、標準化安全防護設施設備族庫。隨著項目持續推進，后續族庫的不斷完善，BIM信息化技術應用效率將大大提高，形成可復制可推廣的一套BIM信息化技術應用經驗，特別是在同類型山嶺丘陵地形項目，BIM信息化技術應用的優勢將更加明顯，項目管理水平將大大提高。

3.2經濟方面

通過一系列BIM信息化技術手段的應用，項目前期工作開展極為迅速，并對大臨設施、施工便道規劃方面進行了優化，使其基本全部選用紅線用地，克服了山嶺丘陵地形、水文條件復雜、場地狹窄等不利條件，嚴格按照集團及地方要求進行了切實可行的前期策劃，并通過BIM數字化、信息化技術手段的應用，對前期設計變更提供了有力支撐。在滿足工程要求的前提下，合理降低了大臨設施、施工便道的工程量，節約了施工成本，大大提高了項目整體經濟效益，前期施工進展相較同類型項目，施工進度提速50％，為項目施工提供了有力保障[5]。

3.3綠色施工方面

在充分考慮安全、質量、進度、造價等影響因素下，通過BIM信息化技術應用，利用傾斜攝影與BIM模型結合，1∶1模擬還原施工過程進展。根據現場場地實際情況，如周邊道路、居民聚集點及施工用水等，在保證使用要求的前提下，減少臨時用地面積，合理安排大臨設施及便道便橋施工順序，避免因施工安排不到位對環境、文物保護點造成二次破壞。同時，通過可視化模擬合理選用機械設備、施工工藝，從源頭最大限度地減少因施工對周邊環境可能造成的影響，從而實現綠色施工。

4結語

利用BIM，通過全員參與加強了項目內部信息溝通，為項目前期策劃及施工管理提供了有力支持。三維模型的建立可提前發現項目設計問題，節約工期，使關鍵線路施工得到保障。傾斜攝影的應用為項目決策、策劃提供了更多參考依據，使決策更加合理、準確、有效。隧道有毒有害氣體檢測、高邊坡檢測系統、智能壓實系統等各項數字化、智能化設備的應用，使項目全生命周期管理更加合理完善，在節約施工管理成本的同時，為“建、管、養”一體化協調發展創造了條件。目前，BIM信息化技術在高等級公路建設中的應用仍處于初級階段。依托實際項目施工對BIM信息化技術手段應用，可以明顯了解基于BIM信息化技術應用項目相較于同類項目在技術、經濟、綠色施工方面均有了較大提升，相信通過后續施工中的不斷嘗試、創新，將勞務人員實名制管理、大型設備管理、隧道安全步距監測、隧道有害氣體監測、無人機巡檢等多方面信息手段更加深度融合，BIM信息化技術必將給高等級公路建設帶來更多的驚喜與可能，基于BIM信息化技術的精細化管理必將逐漸替代原始粗放的生產模式，成為基建的新方向。

參考文獻：

[1]陸偉良，楊軍志，張宜，等.數據中心建設BIM應用導論[M].南京：東南大學出版社，2016.

[2]顏波，張鳳偉，王珺.BIM技術在創建綠色施工科技示范工程中的應用[J].江蘇建材，2019（S2）：104-107.

[3]王維高，朱明，趙見，等.BIM和GIS技術在某高速公路施工建設管理中的應用[J].山西建筑，2020（23）：114-116.

[4]王禹杰，侯昱.BIM云平臺在建設項目全壽命周期中的應用研究[J].江西建材，2020（11）：251-253.

[5]賈松鍇.BIM技術在項目管理過程中的應用現狀與應用分析[J].中國住宅設施，2020（4）：68-69.

作者：賈松鍇 單位：中交一公局集團有限公司