趙 杰，徐 潤，張常勇

（山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 全壽命周期BIM技術(shù)應(yīng)用研發(fā)中心，山東 濟(jì)南 250031）

引言

以GIS+BIM+IoT為核心的新一代數(shù)字交通BIM技術(shù)，利用其可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性等特性將抽象的三維實(shí)體具體化，將靜止的分析數(shù)據(jù)動(dòng)起來，將割裂的信息流轉(zhuǎn)起來。BIM技術(shù)應(yīng)用是高速公路數(shù)字孿生應(yīng)用、建立智慧高速數(shù)字底板的重要實(shí)現(xiàn)工具，基于BIM技術(shù)的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施，將成為智慧高速的數(shù)字化底板和工程全壽命周期信息傳遞的有效載體，是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要內(nèi)容。通過BIM技術(shù)應(yīng)用可視化集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)賦能交通發(fā)展，推進(jìn)工程信息化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)物理設(shè)施數(shù)字化，助力數(shù)字公路、智能交通的落地，系統(tǒng)化賦能高速管理服務(wù)。

政策引導(dǎo)有力地推動(dòng)了BIM技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用，《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》《關(guān)于加快推進(jìn)國有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》等部委文件的陸續(xù)出臺(tái)進(jìn)一步推動(dòng)了BIM技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用。2021年，《公路工程信息模型統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》《公路工程設(shè)計(jì)信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》《公路工程施工信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》三部標(biāo)準(zhǔn)的頒布和落地，標(biāo)志著公路工程BIM應(yīng)用進(jìn)入深化應(yīng)用發(fā)展階段。

1 規(guī)劃設(shè)計(jì)階段應(yīng)用

工程項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)階段是工程項(xiàng)目全壽命周期數(shù)字化初始環(huán)節(jié)，是項(xiàng)目具備全價(jià)值鏈數(shù)字化基礎(chǔ)的實(shí)施階段。工程項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提前發(fā)現(xiàn)問題，減少設(shè)計(jì)變更，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，提升工程品質(zhì)，降低工程投資；規(guī)范設(shè)計(jì)成果BIM交付的內(nèi)容，可以進(jìn)一步促進(jìn)交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化應(yīng)用，打造融合高效的智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施。設(shè)計(jì)階段路橋隧及三維地質(zhì)模型見圖1。

圖1 設(shè)計(jì)階段路橋隧及三維地質(zhì)模型

1.1 工程可行性研究階段應(yīng)用

工程可行性研究階段BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)施應(yīng)采用BIM+GIS相結(jié)合的方式開展，工可階段的BIM應(yīng)用主要利用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行數(shù)字化仿真模擬，對(duì)其可行性進(jìn)行驗(yàn)證。利用BIM技術(shù)對(duì)工程項(xiàng)目所處的地形、地質(zhì)、水文、路網(wǎng)、城鎮(zhèn)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)布局、資源分布、環(huán)境敏感點(diǎn)、文物等建設(shè)條件進(jìn)行建模，在電子沙盤中論證項(xiàng)目起終點(diǎn)，擬定備選方案，進(jìn)行方案比選、實(shí)施方案模擬、土地評(píng)價(jià)、環(huán)境影響分析、節(jié)能分析等工作，選擇最優(yōu)的工程方案。

1.2 初步設(shè)計(jì)階段應(yīng)用

初步設(shè)計(jì)是基本確定工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，BIM技術(shù)在初步設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用需要圍繞項(xiàng)目方案的可視化設(shè)計(jì)開展，典型應(yīng)用宜包括數(shù)字化勘測(cè)、路線方案（含比選方案）數(shù)字沙盤、專業(yè)方案比選及論證、碰撞檢查和交通仿真驗(yàn)證等，結(jié)合GIS+BIM的信息融合，綜合比較征遷用地、平縱控制要素、挖填平衡、用地紅線、經(jīng)濟(jì)造價(jià)、施工難易程度等多種因素確定和優(yōu)化路線總體設(shè)計(jì)方案。

1.3 施工圖設(shè)計(jì)階段應(yīng)用

施工圖設(shè)計(jì)是對(duì)初步設(shè)計(jì)（或技術(shù)設(shè)計(jì)）方案的具體和深化。BIM技術(shù)在施工圖設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用將依托初步設(shè)計(jì)（或技術(shù)設(shè)計(jì)）的應(yīng)用進(jìn)一步深化，為施工期BIM技術(shù)應(yīng)用提供精細(xì)化BIM模型，宜包括方案數(shù)字沙盤、方案精細(xì)化模型（含施工階段對(duì)接信息）、碰撞檢查、交通仿真驗(yàn)證及施工組織可視化等。

1.4 重大、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)工程應(yīng)用

針對(duì)重大、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)工程，BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用是復(fù)雜技術(shù)方案的可視化展示、碰撞檢查以及細(xì)部方案的優(yōu)化和仿真，宜詳細(xì)展示技術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和信息，便于開展技術(shù)論證和推進(jìn)公路工程項(xiàng)目。

特大橋、隧道、樞紐互通等重要節(jié)點(diǎn)工程，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)階段分別開展專項(xiàng)應(yīng)用。特大橋、航道橋、跨鐵路橋等重點(diǎn)橋梁工程應(yīng)開展初步設(shè)計(jì)多方案比選論證，施工圖精細(xì)建模優(yōu)化設(shè)計(jì)等內(nèi)容，并為建設(shè)期結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)、運(yùn)維期管養(yǎng)監(jiān)測(cè)提供信息對(duì)接接口；隧道工程應(yīng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)階段隧道洞口方案比選、多階段地質(zhì)勘察成果綜合三維地質(zhì)建模、施工圖精細(xì)化建模設(shè)計(jì)方案優(yōu)化等內(nèi)容，并為建設(shè)運(yùn)維期監(jiān)測(cè)管控提供信息對(duì)接接口；樞紐互通應(yīng)開展初步設(shè)計(jì)線形方案比選、施工圖凈空核查、視距驗(yàn)證以及交通仿真分析等優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用。

2 建設(shè)施工管理階段

建設(shè)期施工過程信息管理是工程項(xiàng)目全壽命周期應(yīng)用過程中的核心環(huán)節(jié)，建設(shè)施工期BIM協(xié)同管理應(yīng)通過集成化BIM協(xié)同管理系統(tǒng)平臺(tái)的方式實(shí)施，實(shí)現(xiàn)各參建方不同維度的信息集成和管控應(yīng)用。山東高速建設(shè)管理BIM協(xié)同平臺(tái)以“BIM協(xié)同管理為中心、多平臺(tái)數(shù)據(jù)融合”的建設(shè)管理協(xié)同理念為基礎(chǔ)，基于GIS+BIM引擎，打通進(jìn)度、計(jì)量、質(zhì)量安全、人員、成本管控、物聯(lián)及視頻的數(shù)據(jù)交互通道，實(shí)現(xiàn)面向企業(yè)的路網(wǎng)級(jí)多項(xiàng)目協(xié)同管理。打造企業(yè)集團(tuán)級(jí)的智慧建設(shè)管理平臺(tái)、項(xiàng)目級(jí)的BIM協(xié)同管理平臺(tái)、標(biāo)段級(jí)的施工管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)一張看板總體掌控、數(shù)據(jù)下沉關(guān)注細(xì)節(jié)、物聯(lián)互通掌控現(xiàn)場(chǎng)、信息直達(dá)及時(shí)高效的智慧建設(shè)管理，達(dá)到壓縮管理層級(jí)、提高工作效率的目的，施工管理BIM平臺(tái)看板見圖2。

圖2 施工管理BIM平臺(tái)看板

基于BIM信息集成優(yōu)勢(shì)，項(xiàng)目建設(shè)單位圍繞建設(shè)工程投資費(fèi)用、計(jì)劃進(jìn)度、質(zhì)檢信息、人員設(shè)備管控、征遷可視化調(diào)度、物聯(lián)網(wǎng)信息融合、質(zhì)量溯源、電子檔案等管理要素開展施工管理信息采集和可視化集成管控，實(shí)現(xiàn)基于BIM+GIS的協(xié)同項(xiàng)目管理，改進(jìn)工程項(xiàng)目各參建單位的技術(shù)交流方式，壓縮管理層級(jí)，提升管理效率，提高管理水平，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)在建項(xiàng)目的“可視、可知、可控”。

（1）將建設(shè)施工期BIM協(xié)同管理和智慧工地建設(shè)相配合開展，打通信息渠道，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)“人機(jī)料法環(huán)”的綜合可視化管理，通過勞務(wù)實(shí)名制、農(nóng)民工工資管理、現(xiàn)場(chǎng)勞務(wù)考勤、特種作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)人員定位、安全教育及考試管理等與三維BIM+GIS場(chǎng)景融合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)人員管理。（2）通過路基壓實(shí)管控、路面攤鋪可視化管理、漿噴樁實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)監(jiān)管實(shí)現(xiàn)施工期機(jī)械設(shè)備物聯(lián)可視化管控，通過原材料質(zhì)檢追溯、物料管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原材料管理，通過開展基于BIM的可視化施工工藝交底實(shí)現(xiàn)施工工藝方法和流程的直觀表達(dá)，更好地傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖，提高現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)效率，減少誤工返工現(xiàn)象的發(fā)生。（3）通過現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境檢測(cè)、施工期橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、隧道開挖監(jiān)控量測(cè)、道路施工期邊坡監(jiān)測(cè)等多種數(shù)字化監(jiān)管手段提高感知現(xiàn)場(chǎng)能力，自動(dòng)形成數(shù)字檔案，加強(qiáng)施工過程管控。

3 養(yǎng)護(hù)運(yùn)維階段

養(yǎng)護(hù)運(yùn)營管理階段是公路工程服務(wù)和使用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要打通設(shè)計(jì)、建設(shè)管理、施工、監(jiān)理、養(yǎng)護(hù)運(yùn)營各階段的信息通道，通過物聯(lián)網(wǎng)IoT技術(shù)實(shí)現(xiàn)深度融合，加強(qiáng)BIM數(shù)據(jù)深度應(yīng)用，推進(jìn)基于BIM技術(shù)的養(yǎng)護(hù)信息數(shù)字化管理，充分利用建設(shè)期BIM數(shù)據(jù)改進(jìn)養(yǎng)護(hù)管理，提升養(yǎng)護(hù)管理效能，提供基于路網(wǎng)級(jí)數(shù)字化信息服務(wù)，通過基于BIM+GIS的資產(chǎn)數(shù)字化管理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化運(yùn)營、集成決策、綜合管控、綜合信息服務(wù)發(fā)布、應(yīng)急救援管理等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)路產(chǎn)的數(shù)字孿生服務(wù)。基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)一體化平臺(tái)見圖3。

圖3 基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)一體化平臺(tái)

養(yǎng)護(hù)運(yùn)營管理階段BIM技術(shù)應(yīng)用需跟蹤項(xiàng)目運(yùn)營周期持續(xù)開展，通過回溯反饋信息，完善養(yǎng)護(hù)決策服務(wù)體系，優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案，利用BIM集成優(yōu)勢(shì)開展信息的綜合應(yīng)用。通過建立養(yǎng)護(hù)運(yùn)營BIM協(xié)同管理平臺(tái)，集成和接入養(yǎng)護(hù)運(yùn)營管理階段的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控監(jiān)測(cè)信息、維護(hù)信息、養(yǎng)護(hù)信息、運(yùn)營信息等，實(shí)現(xiàn)相關(guān)資料信息提取、養(yǎng)護(hù)決策應(yīng)用，為應(yīng)急決策、通行保障等養(yǎng)護(hù)運(yùn)營綜合管理提供可視化應(yīng)用解決方案。

4 存在的問題及建議

4.1 存在的問題

（1）前期投入高、工具不完善，信息安全等問題比較突出，BIM設(shè)計(jì)成果審查及交付仍未切實(shí)落地，公路工程全要素?cái)?shù)字化還有很多基礎(chǔ)研發(fā)工作需要開展。（2）各單位的組織結(jié)構(gòu)和管理模式不盡相同，平臺(tái)化的解決方案需量身打造，需要立足自身業(yè)務(wù)需求開展，不能單純“抄作業(yè)”，普適性的推廣難度高。（3）建管養(yǎng)全壽命周期信息尚未完全實(shí)現(xiàn)有效傳遞，很多項(xiàng)目限于設(shè)計(jì)源頭數(shù)字化介入不足，難以貫穿全周期應(yīng)用。（4）運(yùn)維期BIM技術(shù)應(yīng)用需要依靠大量前期數(shù)據(jù)積累，短時(shí)間難以開展有效地大數(shù)據(jù)分析和智能研判應(yīng)用。

4.2 建議

（1）加大《公路工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T 2420—2021）等文件的培訓(xùn)宣貫力度，強(qiáng)化行業(yè)組織引領(lǐng)，加大BIM標(biāo)準(zhǔn)推廣落地力度，加快推進(jìn)工程與軟件融合的BIM技術(shù)人才培養(yǎng)和投入，強(qiáng)化BIM技術(shù)應(yīng)用能力，統(tǒng)一、規(guī)范BIM設(shè)計(jì)成果審查及交付標(biāo)準(zhǔn)，提升全行業(yè)應(yīng)用水平。（2）勘察設(shè)計(jì)招標(biāo)和計(jì)費(fèi)中進(jìn)一步明確和規(guī)范實(shí)施內(nèi)容，強(qiáng)化設(shè)計(jì)源頭理念提升，加快推進(jìn)BIM規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)用。（3）加強(qiáng)集團(tuán)級(jí)調(diào)度管理，形成集成效應(yīng)，探索如何應(yīng)用BIM、GIS、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，更好地推進(jìn)交通強(qiáng)國、智慧高速建設(shè)。（4）提高國產(chǎn)自主化BIM軟件替代率和推廣，強(qiáng)化信息安全保護(hù)。