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发布时间：2021-05-25 16:33所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次
摘要：地处我国西部戈壁沙漠地区某高速公路，地理及自然气候条件极为恶劣，桥梁众多，隧道超长，技术难度高，施工风险大，管理要求高，给传统的项目建设管理方式带来极大的挑战。借助BIM+技术在公路工程中的发展红利，通过研发信息化集成服务平台，多途径多
摘要：地处我国西部戈壁沙漠地区某高速公路，地理及自然气候条件极为恶劣，桥梁众多，隧道超长，技术难度高，施工风险大，管理要求高，给传统的项目建设管理方式带来极大的挑战。借助“BIM+”技术在公路工程中的发展红利，通过研发信息化集成服务平台，多途径多手段应用BIM技术解决项目建设管理“信息共享难、资源统筹弱、建管融合低”的痛点，实现对工程项目的信息化管理。本文着重介绍了BIM技术在某高速公路项目建设管理中的主要业务应用以及基于BIM技术的扩展应用，通过BIM技术应用实现本项目信息化管理及创新应用，并为后续高速公路施工提供宝贵经验。
关键词：BIM技术;高速公路;信息化;建设管理
1引言
近些年，随着国家政策加大对“互联网+”和工程信息化的扶持，全国大部分省份公路交通信息化建设都以整合规划为指导，围绕交通运输部对信息化建设提出的总体目标，积极开展交通信息化建设，信息化平台建设和BIM等新技术应用的步伐在不断加快[1-2]。在此背景下，西部某省政府及省交通运输厅出台一系列针对本省高速公路发展扶持政策，推动本省交通运输行业项目运用以BIM技术为主，融合当前市场先进的GIS技术[3]、倾斜摄影[4]、VR技术[5]、全息投影技术[6]、大数据和云计算[7]等，通过调动和整合各种信息与资源，为公众服务及行业治理提供有力支撑，使交通运输变得更加智能化、精细化和人性化。
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2工程概况
2.1项目简介
项目为国家高速公路建设重点项目，是西部某省交通突破行动的重点工程。项目主线全长196.335km，为双向四车道高速公路建设标准，设计时速100km/h，概算批复金额为121.785亿，2016年4月开工建设，截止目前一阶段已建成通车，拟于2021年底全线贯通。项目是深入贯彻落实国家西部大开发战略、加快“丝绸之路经济带”黄金段建设的重要举措，对完善国家高速公路网的整体布局，积极发挥国家高速公路规模效益，完善区域路网布局等均具有战略意义。
2.2工程重难点
项目共设置特大桥3座，大桥14座，特长隧道2座，分离式立交12座，互通立交6座，收费站5处以及服务区和管理所12处，项目线路长，跨越沟谷和山脉众多，设计桥梁众多且结构复杂，隧道超长且埋深超大，沿线设施众多。项目工程规模大，线性分布区域广，仅土建合同段就分为7个，项目涉及主要参建单位多达三十余家，施工协调和信息传递与共享难度极大，为工程建设管理带来巨大挑战。
项目包含单洞(右线)4.442km和单洞(右线)7.527km的两座超长双线分离式隧道，横穿两座大山，最大埋深达530m，地质复杂性和施工难度为项目建设管理带来极大的安全风险。作为建设一体化服务平台示范项目，承载着实现西部某省公路设施建管养一体化先期试点任务，旨在开发项目建设管理信息化服务平台，积极推动BIM等新技术的应用，为公路设施建管养一体化建设奠定基础。
2.3BIM技术实施原因
项目实施BIM技术应用的主要原因包括：
(1)项目地处西部戈壁沙漠地区，所在地地理位置偏远，地形、地貌及地质构造复杂，自然环境恶劣，气候条件极差。项目桥梁数量大，隧道超长，施工难度大，风险影响宽，管理要求高，对传统的项目建设管理方式带来极大的挑战，业主期望通过引入BIM技术等信息化管理手段提高管理效率和水平。(2)BIM技术在高速公路建设中的应用已逐渐从部分经济发达地区向全国范围辐射，项目所在省份亟需借助优质资源提升本身BIM技术应用率，扩大BIM技术应用成果，力求通过本项目在全省范围内推广BIM技术和信息化管理平台的应用。
3BIM技术应用目标及环境
3.1BIM应用目标
利用BIM技术在高速公路项目应用中的最新成果，将BIM技术与建设管理平台、企业信息化系统等有效整合，贯穿于项目一体化管理流程中，进一步提升建设管理与运维养护的全过程、全业务、全产业链的数据继承与应用范围及高度。
通过数据集成、系统集成及应用集成实现BIM与业务的深度融合，实现安全、进度、质量、计量等方面的管理效率提升，节约项目成本，加快施工进度。以建设期为基础，统筹建设管理、运营管理、养护管理三方面的数据，确保高效的数据继承，实现建管养全部数据的云端存储，提高数据共享交换能力和使用效率发挥各自优势，拓展应用领域，从而提高用户决策效率、降低工程建设成本，为用户提供数据处理、数据可视化，二次开发等全方位一体化的云服务。探索新一代信息技术(全息投影、激光点云、VR应用等)在高速公路项目建设管理中的应用。
3.2BIM应用软硬件环境
软件方面：项目利用MicroStation、Revit、Civil3D完成土建、机电、交安及管线等进行BIM建模[8-9];利用OBM(OpenBridgeModeler)、ORD(OpenRoadsDesigner)进行模型深化设计;利用NAVISWORKS进行模型碰撞检查[10];利用SuperMapiServer[11]和深高顾模型检查、挂接和发布工具，采用Ajax异步技术发布模型，同时执行深高顾轻量化工具优化模型数据;采用高性能的3DGIS技术渲染引擎处理GIS数据，其可同时加载诸如卫星影像，倾斜摄影，BIM模型，CAD图纸以及点云等GIS和BIM数据。硬件方面：项目配置有高性能计算机、专用云服务器、图形工作站、数据中心、VR眼镜、全息金字塔展示柜等硬件设施。
3.3BIM应用实施方案
建模范围及精度：全线特大桥、大桥以及隧道的建模精度为LOD3.0，全线中桥、小桥、涵洞、道路、边坡防护设施、交安设施等的建模精度为LOD1.0。模型融合：由于线路超长，BIM建模工程量巨大，采用了多个团队同步推进的方式加快建模进度，不同团队应用了不同的建模软件，考虑BIM模型格式转换及融合问题，以及与GIS数据、倾斜摄影模型融合的问题。BIM应用范围：覆盖质量、进度、安全、造价等主要业务板块的建设管理应用，以及充分利用“BIM+”模式进行的BIM扩展应用。团队组织：设置项目公司为管理组，平台单位为实施组，施工监理等单位为应用组的三级管控梯队，每级均按照单位设置BIM负责人和组员，其中平台单位设置BIM总工、BIM建模工程师、BIM应用工程师、BIM运维工程师等岗位支撑项目的整体BIM技术应用。
4BIM技术项目建设管理应用
项目级或合同段级工程划分(单位——分部——分项)，将工程实体拆分成项目业务管理与BIM模型应用适宜颗粒度，通过工程业务数据与BIM模型关联，实现基于BIM三维模型的施工生产协同管理。
4.1基于BIM的质量精控
本项目基于BIM进行质量管理控制主要体现在图纸信息获取便捷性，质量隐患闭环整改控制及质检信息(数据、流程、报表等)可追溯性。(1)BIM模型与建设管理平台质量管理模块实现数据互通，点击模型构件可直接查看对应构件的质量信息，实现质量管理三维可视化;同时，通过扫描BIM模型构件唯一编码生成的二维码，可现场录入质量管理数据，其自动关联到BIM模型构件。双向的数据互通，确保质量精确控制。
(2)在BIM模型构件上查阅施工图纸，将工程实际情况与设计图纸进行可视化对比、分析、纠偏，及早发现设计图纸错、漏、碰、缺问题。 (3)在BIM模型上记录质量巡检过程中发现的问题，并相应触发整改单等一系列流程，整改完成由监理确认后，整改流程方可闭合，从而完整记录质量问题及处理情况。
4.2基于BIM的进度控制
基于BIM的4D进度控制的三大核心功能是进度计划编制、实际进度管理、进度偏差分析。(1)基于BIM编制项目进度计划。通过在BIM三维模型上模拟计划进度，用以分析和调整并最终确定最佳的进度计划，确保资源合理配置。
(2)跟踪项目实际进展。通过管理平台以横道图加BIM模型三维可视化的形式，直观查看项目的进展状态，包括实际的与目标的对比横道图以及里程碑计划、一级计划、二级或更细致的多层计划的跟踪对比展示，并以三维的形式直观展现。(3)进度对比分析。通过实际进度与计划进度对比分析，输出进度偏差数据并直观呈现在BIM模型上，并对超出预警阈值的部位进行预警提醒，指导施工管理人员进行进度纠偏。
4.3基于BIM的安全智能管控
安全管理作为高速公路项目管理中的重中之重，BIM应用使得安全管理模式发生重大变革，本项目在安全智能管控中应用点较为丰富。(1)安全隐患一张图管控。安全隐患实时录入平台，通过记录坐标实现在GIS+BIM的三维场景中展示隐患点的分布，查阅隐患属性信息，以及相应专项处置方案。(2)安全隐患三维数据管理。将安全隐患点通过工程划分关联至BIM模型构件上，利用平台移动端APP进行拍照取证、录入信息，并在模型中标注位置，动态跟踪实体构件上的施工风险点。
(3)安全交通疏解方案论证。运用搭建的BIM+GIS三维应用场景，在其中展示线路位置、走向及尺寸信息，同时展示与既有线路、周边建筑物等的空间位置关系、跨线形式、既有交通情况等，运用算法和大数据支撑进行安全交通疏解方案论证，实现交通疏解方案比选和最优化。(4)安全监控管理。在BIM应用中整合视频监控数据，对施工现场视频监控实时调取，监控现场施工情况，实现安全在线巡查。同时，可安装AI视频监控对安全行为或状态进行智能判定，平台自动判别安全隐患并记录，在GIS+BIM三维场景中呈现。
5BIM技术扩展应用
5.1虚拟漫游
虚拟漫游以BIM模型(叠加GIS或实景)搭建的三维场景为基础，利用视角移动，沿预设路径漫游，使用户在项目虚拟三维场景中体验身临其境的沉浸感[14]，具有与环境完善的交互能力，在场景中体验工程建成后的效果。本项目搭建的BIM+GIS三维应用场景支持项目全路段BIM模型漫游，支持漫游路径的预设、自定义、编辑、删除等，支持漫游过程中暂停、播放、停止，支持漫游播放速度的切换调整，支持视角高度、视角方向的调节。用户通过预设漫游路径，在三维场景中实现任意角度、方向、走势的虚拟漫游。
作者：饶舰龚啸王兴龙许龙
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《BIM技术在某高速公路项目建设管理中的应用》