曹增茂 邹金鹏 周 明 麻 壮 白 杰

（中交第一航务工程局有限公司总承包分公司， 天津 300450）

0 引言

BIM ( Building Information Modeling)即建筑信息模型技术，指的是包含建筑物全部信息的模型系统，在建筑物设计、建造、维护、管理的全生命周期发挥作用。近年来，随着BIM技术应用的热度升高，可以预见，在不久的将来，BIM技术将会成为企业发展的核心竞争力。目前，公路行业由于自身特性限制，使得BIM系统的应用起步较晚，应用较少。在国内，于2014年首次将BIM系统应用于邢汾高速建设管理中，但远未达到成熟、广泛的应用程度。

为紧跟前沿技术，提升管理水平，分公司技术研发中心将BIM技术作为一项重点研究开发内容。以广西贵隆高速公路A02标段作为BIM技术应用试点项目，通过研究BIM技术在高速公路施工生产阶段的应用，利用 “互联网+”概念，整合各业务施工信息资源，建立BIM交互平台，以更快捷、更高效的管理手段进行高速公路施工管理。通过BIM技术的引进，结合传统管理方法，利用先进的信息技术，提升企业品牌竞争力。

1 BIM技术应用目标

针对高速公路点多线长的特点和项目实际需求，研究多细度BIM施工模型以及相应的多层次4D或5D施工管理技术，引进市场上应用广泛的BIM施工管理平台软件，在其基础上开发基于BIM的施工管理系统，通过建立不同细度的BIM施工模型，实现基于BIM的宏观与微观的多层次4D或5D施工管理和可视化模拟，为分公司高速公路工程建设的BIM技术应用提供方法、技术、系统和应用示范。

2 BIM 应用前期准备

2.1 团队组建

在项目上成立 BIM 工作室，组建 BIM 工作组，明确成员分工、任务目标及工作计划等,定期召开工作会，协调布置工作。

图2 -1 BIM小组成员分工

2.2 软硬件配置

升级硬件条件，选定专用电脑作为服务器。通过调研确定使用 Infraworks 2018配合Civil 3D 2017进行道路建模、路基附属工程建模及相关优化；使用Revit 2017创建桥梁场站模型；使用 Navisworks 2017 进行模型整合、施工模拟、演示；使用Luban Explorer 7.3.0 作为 BIM 项目协作管理平台。

2.3 确定协同工作方式

在项目实施前期，为统一实施管理，制定建模的标准、规范，确定建模计划。在建模阶段，BIM小组成员根据不同分工进行协同建模，过程中，由项目总工组织召开BIM工作例会，各专业技术人员与现场施工人员、各部门人员，基于创建的BIM模型开展讨论，以实际应用为先导，进行BIM模型的优化开发，借助工程可视化商讨优化施工方案。

3 BIM应用

3.1 道路模型创建

3.1.1 获取地形和影像数据

公路行业是带状形式，涉及地形问题，如果没有地形，道路就会漂浮在空中，不符合实际情况，所以地形是道路 BIM 的重中之重。根据设计提供的图纸及CAD地形图、平面图等，搜集项目所在地相应地形影像资料。我们将带有高程点的地形数据和带有坐标的影像数据叠加在一起，形成 GIS 地形数据。

图3 -1 地形数据三角网地模及地形影像

图3 -2 Civil 3D 高边坡精细模型

3.2 Revit 创建桥梁场站模型

3.2.1 创建族库

根据桥梁设计图纸，利用Revit软件创建桩基、系梁、墩柱、盖梁、预制箱梁等的标准构件，特异构件单独创建。搜集创建场站构件单元，例如：箱梁模板、搅拌站罐体、砼罐车、标牌、钢筋加工机具，龙门吊等，共同组成本项目的共享族库。

图3 -3 预制箱梁构件单元创建

图3 -4 互通主线2号桥整体模型

3.2.3 创建场站模型

根据族库文件、现场照片及场站规划建设方案，用Revit翻模形成预制梁场、混凝土搅拌站的三维精细模型，在计算机上真实立体呈现。给人以直观视觉印象，更好的指导现场建设。

图3 -5 混凝土搅拌站及预制场内景模型

3.3 Infarworks 生成效果图

将 Revit桥梁、场站模型以及 Civil 3D道路模型导入到 Infarworks，同时将周边的地形、影像也导入到 Infarworks中，模拟道路施工完成后的整体情况，更直观的指导现场施工生产。

图3 -6 贵港北互通立交及路基边坡效果图

3.4 Navisworks 施工进度模拟

将编制好的进度计划导入 Navisworks，然后将各个分项工程的进度计划与三维模型关联，建立具有逻辑关系的进度计划，形成4D模型。施工过程中，记录每个分项的实际完成情况，与计划进度做对比，为后续工序的调整提供有效的依据。在 4D 模拟过程中，管理人员可以清楚地看到每一天的施工进度情况，当计划改变时，仅对当前工序构件工期修改，后续工序工期会根据绝对工期随之自动改变，进而可以直观反映当前计划调整对总工期的影响。

图3 -7 互通主线2号桥施工计划模拟

3.5 luban 平台应用

将建立好的三维模型导入luban平台中，各点位现场施工员通过luban平台实时更新现场生产动态，各部门通过使用luban平台对工程动态信息实时掌握，可准确快速梳理出各类报表、材料使用量、库存剩余量、完成产值等相关信息，极大地节约了管理成本，提高了管理质量，实现项目管理工作集约化、信息化。

4 应用价值点

4.1 图纸复核及设计优化

设计图纸的复核是一项非常重要的工作，由于工作认真细致程度及责任心的问题，往往出现一些遗漏。利用BIM技术，在建立三维精细模型过程中，即对施工图进行了可视化复核，可直观的发现图纸问题，还可根据地形空间信息结合现场实际提出设计优化建议，极大地避免了因设计变更影响工期的风险。本项目建模过程中就发现了多处桥梁标高及坐标错误，借助模型可视化模拟，提出了部分涵洞、天桥优化建议。

4.2 高边坡精细控制及土石方计算

本项目有高边坡 7处，传统高边坡刷坡过程中，常发生超挖、欠挖等现象，且刷坡坡比、精度等问题较难控制。我们通过加强现场测量数据采集，形成 GIS地形数据导入BIM道路模型中，快速拾取空间控制坐标，实行定期更新，事前模拟，作为指导现场施工有效控制手段。

同时，引进基于DEM土石方量计算思想，通过使用道路模型与原地貌GIS信息数据对比做差，快速计算土石方量，寻求更快速的现场路基土石方量复核方式。

4.3 施工方案模拟优化

现阶段施工方案大多依据二维图纸编制，空间描述性不足，实施过程中常发生无法预期的空间冲突，造成方案变更和工期延后。据此，我们利用BIM技术对预制箱梁施工进行了动画模拟，规范了施工工艺。同时，使用Grasshopper自行开发程序，动态统计拆迁、占地信息，通过动态调整路线进行对比，筛选出一条占用建筑、林地、耕地面积最少的运梁路线，从而提前布置征拆工作。利用Vehicle tracking对所选运梁路径进行模拟，对转弯半径进行优化分析，出具合理的运梁方案。

图4 -1运梁路线选择及转弯半径优化

4.4 “互联网+”概念应用

4.4.1 数据统计归集

公路项目特点是线路长、施工点位多，每日需统计的信息及定期报表纷繁复杂，管理人员统计信息不及时，耗时长且无法保证准确率，对下一步施工安排无法提供有力依据。我们通过将BIM模型导入luban平台，同时为现场施工管理人员安装手机端 App，统计人员每日在电脑端一键式完成每日统计，极大地节约了时间和管理成本。

4.4.2 无纸化办公

利用BIM技术，推行无纸化管理，为每位施工人员安装Luban手机App后，充分发挥互联网快捷便利优势，把施工方案、图纸、技术交底、工程量统计表等上传至平台共享，现场实时查询，方便快捷，节约成本，解决了因技术资料携带不全，施工疑问解决迟滞现象。

4.4.3 提高问题处理效率

传统模式下，现场安全、质量等问题整改通常会有如下流程：发现问题→下整改通知单→协作队伍到项目部签收→现场整改→拍照回复→下发单位签收闭合。通常形成一个闭合流程最快也要1至2天，甚至更长，费时费力。

通过使用BIM平台系统，检查人员发现问题时，直接拍照下发至责任人，并推送通知，现场人员查看手机端消息可立即组织现场整改并回复。整个过程均为平台实时互动操作，既保证管理行为真实有效，公开公正，又简化了流程，提高了施工效率。

图4 -2 Luban平台实时处理问题

4.5 资料集约管理

传统管理模式下，项目在实施的全过程中，各个环节的独立性较大，信息在流通时将不可避免的造成一些损失。基于以上考虑，利用BIM技术，建立BIM大数据，项目施工各个环节的工作，都围绕着BIM大数据开展，各环节的数据信息，都将保存在 BIM 大数据库中，资料集中，查询便利，这样就可以最大限度的减少信息丢失。

5 总结

5.1 标准化的建立与执行

通过参观业界内较为权威的机构论坛，学习、借鉴BIM领域内一些经典项目成功经验，根据实际情况制定了一套适用于本项目的BIM执行标准。在项目实施过程中，严格依照标准、规范，利用参数化建模的方式创建模型，同时在建模过程中反复摸索，总结完善本项目执行标准。将建立好的模型录入标准构件库，作为共享资源，可直接调取、使用，以提高工作效率，加速建模速度。

5.2 BIM 创新与研究

把贵隆项目作为试点进行BIM技术应用，培养了小组成员对新技术的热爱，拓宽了管理思维，创新应用了一批新的管理方式。通过小组成员对 BIM 技术的不断深入研究，多次进行 BIM 头脑风暴，桌面推演，并通过一次次试验，实现了“一套集成模型、一个共用平台，服务多个部门”的想法。

5.3 强化技术储备

软件操作熟练度不足，技术力量薄弱，是制约本项目BIM技术研究的主要因素。因是独立的施工阶段研究，前期建模，需花费很大时间精力，弥补设计阶段的缺失，软件的熟练度也需要大量的练习和时间来提高。为实现BIM技术的快速应用，需加强人员培训，投入足够的精力，培养专门人才。

5.4 加强部门联动

受限于整个项目传统管理模式的局限，只能局部推进BIM 技术的应用，各部门惯于采用传统的思维方式处理工作，部门参与度不够，整个模型应用深度有待进一步发掘。例如 0号台账的利用、工程量的统计、物资设备的管理、试验检测数据的管理、征拆情况查询、成本分析等，需要各部门积极沟通配合，联动发力，共同探索新的管理模式并深入推进应用。

5.5 BIM概念推广

BIM技术在公路行业的全面应用，传统管理模式的改变，需要一段过渡时间。强化BIM 全生命周期概念的理解和应用，紧跟行业热点，推动执行行业标准，力争推动建设参与各方共同应用，创造共享条件，打破固有管理模式，不断推陈出新，以破除各个阶段各自为战的局面。

[1]陈国佳，BIM技术在公路工程中的应用研究，建筑知识.

[2]向聃，BIM技术在道路桥梁施工管理中的应用研究，湖南交通科技.

[3]张明，基于BIM的高速公路施工管理信息化研究[J]，市政技术.