BIM技術(shù)在公路機電工程中的應(yīng)用

劉建超

西安公路研究院，陜西西安 710065

1 BIM技術(shù)及其在公路機電工程中的應(yīng)用

1.1 公路機電工程的特點

首先，公路機電工程所涉及的面十分廣泛，而且整個工作貫穿在設(shè)計交底、設(shè)備材料采購、安裝和調(diào)試階段。其次，在公路機電工程中，往往會應(yīng)用到新材料、新技術(shù)和新設(shè)備等。最后，公路機電工程的材料設(shè)備眾多，且施工工藝復(fù)雜，施工周期較短，所以在機電工程施工過程中還需要投入大量的人力和物力，對于施工技術(shù)人員的要求也較高。

1.2 在公路交通機電工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢

在公路機電工程中，機電設(shè)備安裝是其中重要的一項內(nèi)容，而機電安裝工程又包含了大量的信息，包括生產(chǎn)廠家、費用、產(chǎn)品型號、線纜連接路由等。通過利用BIM技術(shù)對這些信息進行綜合統(tǒng)一的管理，并通過公路機電系統(tǒng)信息模型表達出來，這樣在需要這些信息時就可以方便查找，減少施工管理中的錯誤。其次，在整個公路機電工程實施過程中，涉及到的單位、專業(yè)較多，時間跨度較長，所在全生命周期中應(yīng)用BIM技術(shù)不但可以方便查找各種數(shù)據(jù)和模擬安裝調(diào)試，而且還能更加客觀具體地了解公路機電工程實施過程中存在的問題，并采取針對性措施在設(shè)計優(yōu)化階段加以解決，而不是將問題遺留在作為公路工程收尾的機電工程安裝調(diào)試階段，減少了設(shè)計錯誤和變更。此外，BIM技術(shù)甚至可以通過前一工程信息管理平臺的建立，將其提供給運營單位，當出現(xiàn)新機電產(chǎn)品或機電技術(shù)時，能快速增加新的功能，并提高工程的維護性、改造性和可擴展性。

2 在公路機電工程中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 設(shè)計階段優(yōu)化設(shè)計

在機電系統(tǒng)設(shè)計階段，基于公路主體工程及其它附屬工程的模型，能進一步具體優(yōu)化確定公路機電系統(tǒng)設(shè)備的安裝位置、線纜連接路由等方案，生成準確的相關(guān)工程量，并檢查相關(guān)專業(yè)界面如機電機房、收費廣場、隧道、橋梁的預(yù)留管線、孔洞等是否預(yù)留到位，位置空間是否干涉，以及是否有系統(tǒng)設(shè)計漏項等，并進行進一步的各專業(yè)優(yōu)化設(shè)計。

2.2 基于現(xiàn)場實際情況優(yōu)化施工方案

公路機電工程現(xiàn)場施工環(huán)境比較復(fù)雜，是公路工程完成的最后階段，各個專業(yè)界面交錯施工，各種施工機械、作業(yè)面布置、臨時供電、高空作業(yè)、安全、環(huán)保設(shè)施等都要綜合考慮。在施工前，根據(jù)現(xiàn)場勘查和調(diào)查，結(jié)合經(jīng)驗，在辦公室電腦中使用BIM技術(shù)，選定好討論或交底部分的視角，然后將以上各種因素都考慮進施工方案，模擬施工現(xiàn)場，進一步優(yōu)化施工方案，做到施工方案的安全環(huán)保性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟可行性完美結(jié)合。再則，應(yīng)用BIM技術(shù)將系統(tǒng)模型劃分成不同圖層進行打印，在辦公室完成對施工現(xiàn)場的指導(dǎo)。但是，當討論或交底內(nèi)容出現(xiàn)變化以后就必須重新打印圖片，這樣浪費了相關(guān)人力、物力，限制了BIM技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮，所以當前可以采用移動設(shè)備來解決該問題，比如在平板電腦中導(dǎo)入BIM模型，通過動態(tài)實時的現(xiàn)場對比，直接在現(xiàn)場開展方案討論，實現(xiàn)多專業(yè)信息和任意視角的可視化聯(lián)動，提高交底工作的效率和方案的針對性。

2.3 組建云平臺工作組，實現(xiàn)模型更新的同步控制

項目的參建單位包括建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位和施工單位，為保證項目的一致性，保證各參建單位都能接收到模型更新提示，就需要引入分布式云平臺技術(shù)。該技術(shù)組建云平臺工作組，在業(yè)主單位確認圖紙后，所有參建技術(shù)管理人員可以及時更新BIM模型，并由云平臺管理人員更新人員和數(shù)據(jù)，同步更新工程實施進度模型，保證用戶收到一致的模型更新信息，避免出現(xiàn)更新不及時、圖紙變更而引起錯誤，并且工程進度情況一目了然，便于實時分析和控制進度。

2.4 通過BIM技術(shù)進行物資設(shè)備管理

利用三維模型可以快速計算工程量，保證材料的精細化管理，準確及時地提供數(shù)據(jù)支撐，從而制定有效的設(shè)備采購計劃。此外，在機電安裝工程中，應(yīng)用BIM三維模型可以進行成本管理。當工程出現(xiàn)更新以后，技術(shù)人員對其中的構(gòu)件參數(shù)進行改動和調(diào)整，工程量也會隨之發(fā)生變化，從而以更新后的三維模型為依據(jù)實現(xiàn)對工程項目成本的動態(tài)化管理。

2.5 通過BIM技術(shù)進行成本控制

在項目招投標階段，利用BIM技術(shù)進行公路機電工程的成本預(yù)算，對機電工程整個項目的成本實現(xiàn)全過程管理。在公路機電工程中，BIM技術(shù)的項目全過程管理包括技術(shù)和經(jīng)濟方面的管理，比如，碰撞檢測、機電管道線路設(shè)計的數(shù)據(jù)支撐。在采購計劃中，需要進行施工的虛擬建造，做好限額領(lǐng)料的技術(shù)管理，同時做好技術(shù)交底和施工交底工作。此外，技術(shù)人員通過項目模型和相關(guān)數(shù)據(jù)安排生產(chǎn)計劃，實現(xiàn)分包結(jié)算工作的合理化設(shè)計?？傊?，在公路機電工程的每一個階段，技術(shù)人員都應(yīng)對其中的施工計劃數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)形成報表，通過項目技術(shù)審核以后將信息數(shù)據(jù)反饋到BIM建模管理系統(tǒng)中。在公路機電項目BIM技術(shù)應(yīng)用中，利用項目模型和數(shù)據(jù)更新過程做好竣工交付階段的BIM設(shè)計，做好數(shù)據(jù)采集和工程檔案管理的同時，能快速調(diào)用結(jié)構(gòu)設(shè)計資料，并建立項目設(shè)計快速響應(yīng)機制。

2.6 通過BIM技術(shù)進行施工管理

公路機電安裝施工中，從公路機電安裝工程系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計開始，完成所有設(shè)備的安裝位置、線纜連接路由建模工作，技術(shù)人員根據(jù)圖紙的深度對管線系統(tǒng)方案進行優(yōu)化設(shè)計。在外場設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計中，需要綜合建模深度的考量；在機電強電專業(yè)設(shè)計中，需要提高BIM模型的建造深度，并根據(jù)圖紙開展相應(yīng)建?；顒印?/p>

2.7 通過BIM技術(shù)進行機電機房及管線綜合布置

2.7.1 安裝綜合管線和土建綜合協(xié)調(diào)

在公路機電管線綜合布置中，根據(jù)綜合管線圖紙所確定的類型復(fù)核各專業(yè)設(shè)備需要的結(jié)構(gòu)洞口、結(jié)構(gòu)支撐和混凝土基礎(chǔ)等詳細圖，注意地下室外墻上防水套管的位置、尺寸和標高，注意剪力墻的預(yù)留洞位置和大小，以預(yù)留圖的形式交到土建施工中。

2.7.2 相關(guān)圖紙的設(shè)計

相關(guān)圖紙的設(shè)計包括制作加工圖、大樣圖、安裝圖和設(shè)備機房基礎(chǔ)圖、剖面圖等機電機房施工詳細圖紙設(shè)計。另外，對于機電末端設(shè)備和附件，比如燈具、風機、檢測器、攝像機、可變信息標志、現(xiàn)場配電箱等，由于這些末端設(shè)備附件的定位排列直接影響著功能的使用和安裝效果，要做好設(shè)備附件的定位排列圖的設(shè)計。

2.7.3 加強相關(guān)專業(yè)和界面的協(xié)調(diào)

機電的管線布置與設(shè)備安裝對公路主體及相關(guān)附屬工程有一定的要求，需要和房建、隧道、橋梁、廣場土建、鋼結(jié)構(gòu)等各專業(yè)界面互相協(xié)調(diào)配合。一方面公路機電布線對設(shè)備基礎(chǔ)位置及預(yù)埋管等具有要求；另一方面對安裝空間、預(yù)留管線路由、預(yù)留孔洞大小等有要求，要求報警器、檢測器、配電箱、攝像機、風機等的位置、以及明裝、鑲嵌、過構(gòu)造物的要求等。總之，結(jié)合安全、高效和相互配合的原則，安裝的美觀協(xié)調(diào)、系統(tǒng)檢修和系統(tǒng)安全預(yù)警等應(yīng)互相協(xié)調(diào)配合。

2.7.4 機電管線綜合布置的注意事項

公路機電工程的管線路由等屬于隱蔽工程，在機電管線綜合布置過程中，要注意的相關(guān)事項如下：首先，管路應(yīng)避免擋住基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)強、弱電路由分開，避免干擾；應(yīng)避免通過強磁強電設(shè)備、配電盤和儀表盤上方。其次，在設(shè)計時要注意機房、隧道等防火門的安裝尺寸，防火卷簾的安裝空間等對于管線綜合布置的影響。再次，在同一個空間中，應(yīng)注意各個系統(tǒng)之間的避讓問題，比如，線槽應(yīng)在水管上層和在水平布置時留出足夠的操作空間。

2.8 BIM技術(shù)在施工重點管控中的應(yīng)用

公路機電項目中使用BIM技術(shù)，技術(shù)人員需采集產(chǎn)品的電壓和功率信息，在完成CAD圖紙后需保持信息的一致。在協(xié)同管理中，建立協(xié)同平臺并制定可持續(xù)強的安裝施工計劃，利用溝通機制建立BIM技術(shù)的完整體系。在整個公路機電工程BIM建?；顒又谐O(shè)計階段外，需充分考慮后期施工的應(yīng)用。在機電安裝施工以前要做好統(tǒng)一工作計劃，加強實地考察工作，做好施工計劃評估工作。在施工前，應(yīng)針對機電安裝的重點和難點問題安排會議，商討具體施工細節(jié)，協(xié)調(diào)各個部門的工作。在施工中，技術(shù)人員可采用智能建模方式設(shè)定參數(shù)，并由各個專業(yè)人員繪制管線，加強對管線碰撞的檢測，確定各個專業(yè)管線系統(tǒng)施工質(zhì)量的綜合分析，利用BIM技術(shù)來提高施工材料的利用率，保證施工作業(yè)區(qū)域的系統(tǒng)平衡等。所有施工的實際進程要利用BIM技術(shù)及時協(xié)調(diào)和更新項目模型和數(shù)據(jù)，再用更新后的模型和數(shù)據(jù)對項目的施工進行管理、分析和控制。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著BIM技術(shù)的不斷改進以及在建設(shè)工程中應(yīng)用的不斷普及，目前應(yīng)用該技術(shù)進行公路機電工程的施工也越來越廣泛。在公路機電工程中應(yīng)用BIM技術(shù)，一方面可以提高公路機電工程的科學(xué)合理性，另一方面能有效控制成本，獲得更多的投資回報，加快項目工程的施工進度，提高項目施工質(zhì)量和效率，從而使公路機電工程的建設(shè)方、設(shè)計方、監(jiān)理方、施工方以及后期的運營方、維護管理方等更加輕松、順利的實施和使用。