持續(xù)推進(jìn)公路BIM技術(shù)應(yīng)用

習(xí)明星

（江西省交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，江西 南昌 330008）

近日，交通運(yùn)輸部發(fā)布了BIM的三個(gè)模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，2021年6月起施行，這對(duì)BIM技術(shù)運(yùn)用將起到規(guī)范和指導(dǎo)作用。2021年3月31日，交通運(yùn)輸部公路局在北京召開(kāi)了深入推進(jìn)BIM技術(shù)運(yùn)用座談會(huì)，總結(jié)了5個(gè)部列BIM示范公路項(xiàng)目的試點(diǎn)情況和階段成果，提出下一階段推進(jìn)方向和路徑，為加快BIM技術(shù)運(yùn)用和自主創(chuàng)新提出了目標(biāo)、提供了指引。

一、推進(jìn)公路BIM技術(shù)運(yùn)用意義重大

數(shù)字化是未來(lái)的趨勢(shì)，BIM技術(shù)也是發(fā)展必然。BIM的市場(chǎng)價(jià)值未來(lái)會(huì)在推進(jìn)過(guò)程中逐漸體現(xiàn)。設(shè)計(jì)企業(yè)探索和突破BIM技術(shù)，跟上信息化發(fā)展潮流終將成為核心競(jìng)爭(zhēng)力，施工企業(yè)主動(dòng)運(yùn)用BIM實(shí)現(xiàn)數(shù)字化施工管理、透明化管理也終將實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化管理。

（一）工程建設(shè)的現(xiàn)實(shí)需要

隨著交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，公路工程呈現(xiàn)技術(shù)難度大、改擴(kuò)建項(xiàng)目多等特點(diǎn)，同時(shí)綜合立體交通建設(shè)，空間有限或受多方因素約束，立體層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)創(chuàng)新對(duì)BIM提出了現(xiàn)實(shí)需求。

（二）提升設(shè)計(jì)文件質(zhì)量需要

現(xiàn)場(chǎng)地形勘測(cè)、地質(zhì)調(diào)查準(zhǔn)確度對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量影響較大，BIM技術(shù)可以將多種因素置于同一平臺(tái)，使得設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，保障設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時(shí)也方便檔案管理和資料管理，避免出現(xiàn)竣工圖與實(shí)際不符的情況。

（三）工程組織管理、提升工程品質(zhì)需要

搭設(shè)BIM與施工信息化管理平臺(tái)，可以推進(jìn)智慧工地建設(shè)、智能建造技術(shù)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各方信息共享，數(shù)字化管理為提升工程品質(zhì)提供更大空間。

（四）建設(shè)智慧高速、實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國(guó)的需要

基礎(chǔ)設(shè)施的感知和通行狀況的感知，達(dá)到基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化是車路協(xié)同、自動(dòng)化駕駛的基礎(chǔ)，從BIM入手，實(shí)現(xiàn)全方位的感知，提高檢測(cè)、健康監(jiān)測(cè)水平，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)行業(yè)治理，是面向群眾提供優(yōu)良出行服務(wù)，實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國(guó)的根本。

二、祁婺高速公路項(xiàng)目BIM技術(shù)運(yùn)用情況

G0321德州至上饒高速公路贛皖界至婺源段新建工程項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“祁婺項(xiàng)目”）是國(guó)家高速公路網(wǎng)中的重要組成部分，全線長(zhǎng)40.7公里，橋隧占比高達(dá)53%，沿線地形地質(zhì)復(fù)雜，生態(tài)敏感點(diǎn)多，旅游景點(diǎn)密布。項(xiàng)目體量大，涉及專業(yè)多，對(duì)設(shè)計(jì)品質(zhì)要求高；施工工點(diǎn)分散，協(xié)同復(fù)雜，對(duì)施工管理要求高；山區(qū)交旅結(jié)合高速公路，對(duì)未來(lái)運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)要求高。為加速、加深BIM技術(shù)探索應(yīng)用，江西省交通運(yùn)輸廳將祁婺項(xiàng)目列為試點(diǎn)，全面開(kāi)展設(shè)計(jì)、施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用。

以BIM數(shù)字平臺(tái)為核心，以建管養(yǎng)運(yùn)一體化為目標(biāo)，BIM技術(shù)貫穿設(shè)計(jì)與施工，助力高速公路工程全過(guò)程管理提效。設(shè)計(jì)階段重在探索BIM正向設(shè)計(jì)，信息有效傳遞至施工階段，施工階段重在BIM數(shù)字化建管平臺(tái)落地應(yīng)用，提高施工管理效益。

（一）設(shè)計(jì)階段BIM應(yīng)用情況

祁婺項(xiàng)目涉及路橋隧等多個(gè)專業(yè)，所需BIM設(shè)計(jì)軟件種類多，通過(guò)優(yōu)選及二次開(kāi)發(fā)，建立了本項(xiàng)目BIM設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)體系，根據(jù)現(xiàn)階段設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用情況和山區(qū)高速公路的特點(diǎn)建立多元BIM軟件應(yīng)用方案，重點(diǎn)探索了不同軟件的數(shù)據(jù)交換規(guī)則與方法，建立了項(xiàng)目級(jí)的設(shè)計(jì)信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和分類編碼標(biāo)準(zhǔn)。

1.基于北斗高精點(diǎn)云的GIS場(chǎng)景構(gòu)建

在三維GIS場(chǎng)景構(gòu)建方面進(jìn)行了北斗+機(jī)載Lidar高精度地形數(shù)據(jù)采集，建立了高精度地形三維數(shù)字化成果，針對(duì)高邊坡及隧道地段建立了高精度三維地質(zhì)模型，為高品質(zhì)設(shè)計(jì)提供了數(shù)字化周邊環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.鋼混組合梁BIM設(shè)計(jì)及應(yīng)用，嘗試了正向設(shè)計(jì)

基于Revit建立鋼混組合梁BIM設(shè)計(jì)、分析和虛擬施工模擬的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用流程，以族庫(kù)管理平臺(tái)為協(xié)同基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)三維協(xié)同設(shè)計(jì)，建立鋼混組合梁BIM模型，輔助二維出圖和工程量計(jì)算。應(yīng)用Revit提供的幾何模型開(kāi)展有限元分析，輔助橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算。應(yīng)用BIM進(jìn)行施工組織模擬，直觀、精確地反映施工工序流程。

3.基于BIM的隧道工程模型+圖紙同步交付

項(xiàng)目隧道工程量較大，探索了基于A平臺(tái)系列軟件，結(jié)合GIS和自主開(kāi)發(fā)的插件實(shí)現(xiàn)從方案比選、隧道設(shè)計(jì)及模型交付的全過(guò)程正向設(shè)計(jì)。采用Inventor建立洞門(mén)、洞身、支護(hù)、防排水系統(tǒng)以及內(nèi)裝等參數(shù)化族庫(kù)，通過(guò)修改參數(shù)表即可自動(dòng)修改模型和工程圖。通過(guò)二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的自動(dòng)化編碼。

4.基于BIM模型的圖紙優(yōu)化審核

通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行了方案比選、凈空核查、利用地質(zhì)傾斜攝影輔助橋梁樁基設(shè)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)的協(xié)同，提前修改設(shè)計(jì)18項(xiàng)。

（二）施工階段BIM應(yīng)用情況

施工階段研發(fā)了BIM數(shù)字化建管平臺(tái),根據(jù)設(shè)計(jì)階段提交BIM設(shè)計(jì)成果，以平臺(tái)功能為主線，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，確定施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)，為提升施工質(zhì)量和管理水平提供新的技術(shù)手段。

1.臨建場(chǎng)地規(guī)劃選址

山區(qū)高速地形復(fù)雜，對(duì)臨建場(chǎng)地、取棄土場(chǎng)等選址要求高，臨建場(chǎng)地規(guī)劃選址方面開(kāi)展BIM應(yīng)用，由計(jì)算機(jī)直接呈現(xiàn)實(shí)景地形模型，將基本農(nóng)田、生態(tài)公益林等紅線圖斑加載于地理信息系統(tǒng)之上，實(shí)現(xiàn)合理規(guī)劃臨建選址和設(shè)計(jì)。通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)引用，減少了選址時(shí)間，節(jié)約征地23畝、減少土石方運(yùn)輸量約5.2萬(wàn)立方米，經(jīng)濟(jì)效益約530萬(wàn)元。

2.復(fù)雜施工方案的4D工藝交底

利用BIM模型細(xì)化和完善施工方案，開(kāi)展施工4D模擬，消除沖突，減少返工。在BIM數(shù)字化建管平臺(tái)上加載現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，結(jié)合施工監(jiān)控指導(dǎo)施工，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的可視化和施工方案的優(yōu)化。

3.無(wú)人機(jī)傾斜攝影輔助土方測(cè)量

利用基于RTK的無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)精準(zhǔn)還原地形實(shí)時(shí)狀況，通過(guò)與設(shè)計(jì)地形進(jìn)行空間布爾運(yùn)算，建立該技術(shù)的實(shí)施流程與方法，準(zhǔn)確計(jì)算出挖填土方工程量。

4.基于北斗技術(shù)的智慧工地

進(jìn)行了基于北斗技術(shù)的智慧工地應(yīng)用探索，尤其是針對(duì)隧道施工進(jìn)行人車精確定位，利用北斗衛(wèi)星技術(shù)協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)施工放樣數(shù)據(jù)，提高測(cè)量精度。結(jié)合智慧工地，內(nèi)置北斗芯片，通過(guò)北斗衛(wèi)星定位，識(shí)別車輛位置及車輛軌跡，對(duì)施工車輛進(jìn)行管控，提高定位精度。

5.基于BIM+GIS+IOT的數(shù)字化綜合建管平臺(tái)應(yīng)用

搭建的數(shù)字化綜合建管平臺(tái)主要由BIM+GIS+IOT指揮中心系統(tǒng)+8個(gè)功能子模塊組成，BIM模型與WBS形成掛接，各系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)自動(dòng)實(shí)時(shí)對(duì)接，所有質(zhì)檢資料和計(jì)量資料全部CA數(shù)字證書(shū)簽證實(shí)現(xiàn)電子化，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量自動(dòng)評(píng)定、自動(dòng)計(jì)量、自動(dòng)材料調(diào)差，輔助全方位動(dòng)態(tài)化監(jiān)管。例如，一根墩柱施工完成后，該BIM模型上就集成設(shè)計(jì)圖紙、質(zhì)檢、安全、進(jìn)度、計(jì)量、變更、材料調(diào)差等與之相關(guān)的一切信息，建設(shè)管理時(shí)作為數(shù)字化的“活地圖”，移交到后續(xù)運(yùn)營(yíng)階段則成為養(yǎng)護(hù)的“問(wèn)診單”，及時(shí)還原工程實(shí)際情況，提高決策效率。

三、體會(huì)和建議

（一）BIM技術(shù)運(yùn)用的價(jià)值逐漸認(rèn)同

在交通強(qiáng)國(guó)和數(shù)字交通的大背景下，BIM技術(shù)對(duì)提升高速公路設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高建設(shè)管理水平具有較大的促進(jìn)作用。一是設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和實(shí)用性，通過(guò)模型進(jìn)行多專業(yè)協(xié)同可提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，減少設(shè)計(jì)變更；二是施工階段可實(shí)現(xiàn)多專業(yè)融合管理，通過(guò)基于BIM技術(shù)的數(shù)字化建管平臺(tái)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)基于構(gòu)件的精細(xì)化管理，優(yōu)化線上管理流程；三是管理信息與BIM模型深度融合，為運(yùn)營(yíng)期信息傳遞打下基礎(chǔ)。各類施工信息的BIM模型，在運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)階段不斷加載新的施工養(yǎng)護(hù)信息，對(duì)模型上的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不僅可以指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)施工而且可以對(duì)施工階段的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而預(yù)測(cè)養(yǎng)護(hù)工程的時(shí)間地圖。

（二）BIM技術(shù)推廣的相關(guān)問(wèn)題需要關(guān)注

公路工程點(diǎn)多面廣、線形結(jié)構(gòu)、廊道屬性等特點(diǎn)，在BIM技術(shù)推廣應(yīng)用中還存在許多問(wèn)題：

1.在當(dāng)前情況下，正向設(shè)計(jì)還存在一定技術(shù)障礙

一是傾斜攝影技術(shù)對(duì)植被等覆蓋層厚度預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確，需要修正量較大；二是地質(zhì)模型的建立數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，給正向設(shè)計(jì)帶來(lái)了不確定因素；三是做好地形圖和地質(zhì)模型費(fèi)用成本偏高，概算給定的BIM與信息化費(fèi)用存在差額。

2.公路帶狀的屬性，當(dāng)前一刀切推進(jìn)BIM不適合

一是數(shù)據(jù)量較大，硬件運(yùn)行存在一定困難，輕量化技術(shù)不夠成熟；二是部分簡(jiǎn)單工程（如土石方、路面等）施工管理相對(duì)簡(jiǎn)單，BIM價(jià)值體現(xiàn)不明顯；三是對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重點(diǎn)關(guān)鍵工程（其中的某特殊結(jié)構(gòu)橋梁等）推進(jìn)BIM運(yùn)用比較現(xiàn)實(shí)，應(yīng)用點(diǎn)相對(duì)較多，管理需求大，投入與效益比更合算。

3.設(shè)計(jì)階段BIM必須與施工階段工程WBS劃分結(jié)合

一是WBS劃分是施工階段信息化管理的基礎(chǔ)，BIM平臺(tái)與信息化管理對(duì)接需要BIM建模與WBS結(jié)合，否則模型難以運(yùn)用于施工階段的數(shù)字化管理；二是如果沒(méi)有結(jié)合，施工單位需要重新建模，將造成大量資源浪費(fèi)；三是方便數(shù)字化交付，運(yùn)營(yíng)階段的數(shù)字化管理可以沿用加載了施工全過(guò)程信息的電子模型。

4.基于BIM的信息化管理平臺(tái)需要側(cè)重考慮“六個(gè)化”

（1）數(shù)據(jù)自動(dòng)化：全面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集、傳遞、分析、應(yīng)用，盡量減少人員操作，實(shí)現(xiàn)智慧化減人。

（2）操作簡(jiǎn)單化：減少硬件投入，簡(jiǎn)化操作流程，確保任何數(shù)據(jù)只輸一遍，互相直接引用關(guān)聯(lián)，不重復(fù)輸入。

（3）AI智能化：盡量減少人工數(shù)據(jù)采集，通過(guò)AI技術(shù)自動(dòng)采集。

（4）展示全面化：在三維實(shí)景模型上完成數(shù)據(jù)集成及應(yīng)用。

（5）管理智慧化：在模型上集成監(jiān)控、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)自動(dòng)智能計(jì)算實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警、推送解決方案、自動(dòng)追蹤過(guò)程。

（6）成果持續(xù)化：管理團(tuán)隊(duì)需要提前介入設(shè)計(jì)階段的BIM工作，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性。在這個(gè)基礎(chǔ)上，同時(shí)需要考慮資產(chǎn)和運(yùn)維的需求，延伸到運(yùn)維階段，通過(guò)BIM的全過(guò)程應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的資產(chǎn)數(shù)字化和實(shí)現(xiàn)基于建、管、養(yǎng)一體的“業(yè)務(wù)管理數(shù)字化、信息展示可視化、建造過(guò)程智能化、指揮決策智慧化”，保證BIM成果的持續(xù)性使用。

5.BIM技術(shù)推廣切忌盲目冒進(jìn)，忽視實(shí)際效果和效益

需要為數(shù)字化戰(zhàn)略?shī)^力推進(jìn)BIM技術(shù)，但也應(yīng)關(guān)注對(duì)生產(chǎn)一線產(chǎn)生的效果，減少“兩張皮”現(xiàn)象。重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：如何基于BIM模型的匯報(bào)、研究、推演及工地例會(huì)等，節(jié)省管理者時(shí)間，為決策提供數(shù)據(jù)支持，助力公路行業(yè)數(shù)字化建設(shè)；如何基于BIM技術(shù)、GIS技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，加快公路行業(yè)BIM協(xié)同管理平臺(tái)的建設(shè)，為打造智慧公路奠定基礎(chǔ)，為安全運(yùn)營(yíng)、實(shí)時(shí)監(jiān)管提供有力保障；如何讓?xiě)?yīng)用各方取得有體驗(yàn)感的跨越式的效果等。

6.加大標(biāo)準(zhǔn)的推廣力度，提高BIM技術(shù)應(yīng)用水平

交通運(yùn)輸部頒發(fā)了三個(gè)BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)推進(jìn)和提高公路交通BIM技術(shù)應(yīng)用具有里程碑的意義。后續(xù)可以加大宣講力度，為規(guī)范BIM技術(shù)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。部頒標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際落地應(yīng)用還需進(jìn)一步努力，一方面軟件研發(fā)企業(yè)如何落地應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)還不成熟，另一方面各地還需根據(jù)部頒標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步發(fā)展地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等。

四、結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性、一體化性、參數(shù)化性、信息完備性等特點(diǎn)，可以很好的進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以很好的提升協(xié)同管理能力，推進(jìn)基于互聯(lián)網(wǎng)的BIM平臺(tái)運(yùn)用，可集成最新、最準(zhǔn)確、最完整的工程數(shù)據(jù)庫(kù)，各參與方可在同一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行協(xié)作管理，交流互動(dòng)，實(shí)時(shí)解決問(wèn)題，可以打破傳統(tǒng)的建造和管理模式，發(fā)揮BIM技術(shù)在項(xiàng)目管理中的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建造的全生命周期管理。