基于BIM+GIS的公路改擴建施工管理應用

李向陽，趙 杰，申 威

（1.泰安市公路事業(yè)發(fā)展中心，山東 泰安 271000；2.山東省交通規(guī)劃設計院有限公司全壽命周期BIM技術(shù)應用研發(fā)中心，山東 濟南 250031）

1 項目概況

S103濟棗線泰新高速立交橋至新泰泗水界段改建工程是山東省交通運輸廳新舊動能轉(zhuǎn)換重點項目和泰安市重點工程。項目實施填補了泰安市中部104國道、京臺高速以東南北向主要通行道路的不足，對于展示泰安城區(qū)形象，促進沿線經(jīng)濟和旅游業(yè)發(fā)展，提升泰安城區(qū)中部南北方向的通行能力，優(yōu)化全市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，促進沿線經(jīng)濟和旅游業(yè)發(fā)展具有重要意義。工程自2019年12月6日開工，計劃2021年11月底完工，全線通車。工程預算總金額22.64億元。

項目路線全長42.305 km，其中改建段34 km，新建段8.305 km。采用一級公路標準，設計速度80 km/h，其中起點至樓德西互通立交段為雙向六車道，路基寬度33.0 m；樓德西互通立交至終點段為雙向四車道，路基寬度25.5 m。全線設大橋4座、中橋10座、小橋10座、涵洞75道，設互通立交1座、公鐵分離立交2座、平面交叉30處、通道1處，設停車區(qū)1處、養(yǎng)護工區(qū)1處。

2 應用背景

BIM（Building Information Modeling）是基于現(xiàn)代圖形技術(shù)、信息技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用于工程建設全過程的新型工具與理念。通過3D直觀表述，高效數(shù)字存儲和傳遞，實現(xiàn)工程設計、施工、養(yǎng)護、運營管理信息有效傳遞共享和工作協(xié)同，探索工程建設全壽命周期管理模式。BIM的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。

公路交通建設領(lǐng)域離不開與區(qū)域地形地物的信息交互，BIM與GIS的跨界融合，使微觀領(lǐng)域的BIM信息與宏觀領(lǐng)域的GIS信息實現(xiàn)交換和互操作，提升了BIM應用深度，將BIM的應用從單體延伸到線帶狀公路工程。

項目施工區(qū)域為地方干線公路，施工路線較長，改擴建施工管控難度高，關(guān)鍵節(jié)點工期緊、任務重，資料管理要求高，借助BIM+GIS的信息集成優(yōu)勢可以提高項目建設管理的集成管控水平。

3 BIM+GIS融合的數(shù)字化電子沙盤助力征遷可視化管控

改擴建施工過程中，征遷進度對項目施工至關(guān)重要，對于公路工程而言，項目沿線長，現(xiàn)場調(diào)度往往需要協(xié)調(diào)多方，不在現(xiàn)場很難掌握一手實際情況，單一的征遷信息表達方式往往導致溝通不到位，需要循環(huán)往復的狀況較多。

基于BIM+GIS的集成管控，通過施工單位信息填報，圖片上傳，輔助無人機傾斜攝影和航拍，見圖1，可以直觀掌控施工現(xiàn)場的征遷信息和實際情況，有助于統(tǒng)一調(diào)度各方，推動項目征遷工作的順利開展，保障工程的順利開展和實施。

圖1 無人機航拍展示征遷現(xiàn)狀

4 可視化交底提高復雜施工工序溝通效率

設計精細化模型和統(tǒng)一的信息編碼標準的支持為公路改擴建施工精細化管理提供了信息基礎和實施可能。改擴建施工新老結(jié)構(gòu)、新舊路面的搭接處理尤為重要，基于精細化的BIM模型，對施工關(guān)鍵工序開展三維可視化交底，見圖2，提高了施工技術(shù)交底的效果和施工技術(shù)人員對設計意圖的理解。

圖2 復雜工序三維可視化交底

5 BIM+GIS融合實現(xiàn)施工形象進度可視化，精準把控項目施工進度

基于構(gòu)件級精細化的BIM模型，將構(gòu)件編碼與施工工作分解結(jié)構(gòu)WBS編碼、零號臺賬實現(xiàn)信息的映射和關(guān)聯(lián)，由施工隊伍上報施工進度信息，經(jīng)監(jiān)理審核確認后，自動生成周報、月報報表。同時要求施工單位每月至少提供一次無人機航攝視頻，保障現(xiàn)場實際情況和進度月報基本一致。在BIM+GIS協(xié)同管理平臺可以實時查看當前施工進度、無人機航攝視頻列表及內(nèi)容，指定時間段內(nèi)施工完成情況，及時掌握現(xiàn)場施工進度，對于影響整體工期的關(guān)鍵節(jié)點性工程可以遠程調(diào)度，及時合理調(diào)配施工資源，實現(xiàn)項目進度的精準把控。

6 計量質(zhì)檢資料與BIM信息融合，實現(xiàn)復雜計量支付便捷管控

本項目屬于省道改擴建過程，項目建設投資資金分為省級財政投資和地方財政投資兩部分，需要在不同的計量系統(tǒng)中上報和管理，大中橋的局部位置需要按投資比例上報，見表1。

表1 大中橋建設投資比例分配情況

基于不同維度的資金管控維度要求，結(jié)合BIM+GIS集成管控優(yōu)勢，通過對質(zhì)檢資料一次上傳生成兩份計量支付證書，實現(xiàn)對應不同的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)計量信息的同步上報，大大減少了計量申報的工作量和難度，提高了計量資料管理水平，見圖3。

圖3 質(zhì)檢資料與BIM模型的掛接

7 結(jié)語

（1）BIM技術(shù)應用可以對工程項目的建設管理進行更加直觀有效地管理和優(yōu)化，實現(xiàn)工程項目的可視化決策、協(xié)同化建設、透明化監(jiān)管、精細化管理，為工程項目提質(zhì)增效、高質(zhì)量發(fā)展提供新思路，促進公路工程建設管理方式實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。（2）可繼續(xù)拓展BIM 技術(shù)在施工階段的應用，如進度可視化管理、物料管理、工程質(zhì)量溯源管理、質(zhì)量安全協(xié)同管理、工程資料管理等。（3）基于BIM+GIS的公路改擴建施工管理應用，實現(xiàn)了BIM技術(shù)在項目設計、施工多階段的信息共享，實現(xiàn)了施工過程多參與方各專業(yè)間的協(xié)同和精細管理，促進了設計、施工于管理一體化，推動了項目設計施工數(shù)據(jù)和資源的集成管控，為進一步深化數(shù)字化應用提供了有力保障。