基于BIM技術(shù)的高速公路養(yǎng)護(hù)管理模式探討

摘要：現(xiàn)代社會(huì)的飛速發(fā)展使得人們對(duì)出行方面的需求大幅提升，因而對(duì)高速公路的建設(shè)管理的重視程度也在不斷提高，鑒于此，本文主要從高速公路養(yǎng)護(hù)管理的意義著手分析，結(jié)合BIM技術(shù)的作用以及其功能特征，用于探尋具體的養(yǎng)護(hù)管理模式，以求能夠?yàn)橛嘘P(guān)單位提供借鑒作用。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);高速公路;養(yǎng)護(hù)管理模式

一、前言

就目前來(lái)看，我國(guó)部分地區(qū)的高速公路養(yǎng)護(hù)管理工作普遍是以人工為主，有關(guān)信息資料則是通過(guò)紙質(zhì)書面形式記錄。雖然在最近幾年，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展使得電子文檔的利用率增加，但是仍舊不方便尋根溯源、查詢使用，尤其是在數(shù)據(jù)信息的收集與分享方面，因而全方位地促進(jìn)高速公路養(yǎng)護(hù)管理的信息化就顯得極為重要。BIM技術(shù)衍生于信息時(shí)代，其能夠促使建筑行業(yè)脫離傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)、人工決策等流程的限制，幫助管理層級(jí)作出更為科學(xué)合理的決策。

二、BIM技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)管理中的重要意義

（一）BIM技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)管理中起到的作用

高速公路的運(yùn)行維護(hù)所花費(fèi)的時(shí)間最長(zhǎng)并且極為重要，從開(kāi)始的策劃到最終竣工所積累的大量工程資料將會(huì)為養(yǎng)護(hù)工作提供無(wú)可或缺的支撐[1]。但就傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)管理模式來(lái)看，不同階段的不同主體所收集到的資料并不相同同時(shí)也并未和其他單位共享，因此造成“信息孤島”情況，很容易導(dǎo)致大量資料的丟失。這是無(wú)法有效開(kāi)展養(yǎng)護(hù)管理工作的問(wèn)題所在，同時(shí)也使得施工質(zhì)量無(wú)法獲得有效保障。

所以，以BIM技術(shù)為核心的養(yǎng)護(hù)管理實(shí)質(zhì)上就是信息構(gòu)建、傳遞并應(yīng)用的過(guò)程，從施工開(kāi)始到最終竣工驗(yàn)收，每次BIM模型的設(shè)計(jì)均會(huì)被傳遞給其他單位，用于實(shí)現(xiàn)信息資源的共享，有助于更快地完成運(yùn)行維護(hù)管理指標(biāo)[2]。

高速公路運(yùn)營(yíng)管理工作的主要工作內(nèi)容包含技術(shù)性內(nèi)容和管理性內(nèi)容，并且更為關(guān)注于管理層面[3]。而BIM技術(shù)可以在模型中構(gòu)建虛擬結(jié)構(gòu)場(chǎng)景以及可視化資產(chǎn)模塊等等，可以說(shuō)其從屬于管理層面的應(yīng)用。從最初設(shè)計(jì)、施工開(kāi)始延續(xù)到最終結(jié)束，高速公路運(yùn)營(yíng)管理公司完全可以利用BIM技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)大量模型如圖1所示，并將此作為基礎(chǔ)，不斷優(yōu)化養(yǎng)護(hù)管理模式。

（二）BIM技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)管理中的可行性

現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展使得告訴公路監(jiān)理手段不斷升級(jí)，各種獲取數(shù)據(jù)的便捷途徑數(shù)不勝數(shù)，例如已經(jīng)出現(xiàn)專門應(yīng)用于監(jiān)測(cè)路面狀態(tài)的車載掃描儀等。新出現(xiàn)的各種便捷手段不僅能夠有效克服傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式的限制，而且還能夠有效保障工作人員的安全[4]。與此同時(shí)，此類技術(shù)還可以通過(guò)結(jié)合激光、攝像頭以及超聲波等方式，用以更為精準(zhǔn)地尋找裂縫、破損的螺栓等。

結(jié)合BIM技術(shù)的可視化特征，養(yǎng)護(hù)管理人員能夠更為精準(zhǔn)地尋找到問(wèn)題部位、嚴(yán)重情況，并更具針對(duì)性地制定維護(hù)計(jì)劃，甚至能夠在模型中先行模擬過(guò)程與結(jié)果，用于評(píng)估養(yǎng)護(hù)管理方案是否科學(xué)合理[5]。這必然能夠行之有效地提高管理人員效率與養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，解決許多不必要的非安全性操作。

三、BIM技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)管理模式中的應(yīng)用

（一）高速公路養(yǎng)護(hù)管理現(xiàn)狀與模式

就目前來(lái)看，我國(guó)高速公路養(yǎng)護(hù)管理現(xiàn)狀普遍是：收集并保存各種信息資源、及時(shí)更新交通標(biāo)志、修補(bǔ)道路破損、更換因交通事故而引發(fā)的損壞設(shè)施等[6]，其本質(zhì)為消極的養(yǎng)護(hù)管理方法。而在對(duì)高速公路的病害情況進(jìn)行評(píng)估的時(shí)候，大多由工程師的經(jīng)驗(yàn)決定，在不同的水平或者環(huán)境下，不同人員對(duì)同種問(wèn)題的評(píng)估可能存有巨大出入。由此可見(jiàn)，以人工評(píng)測(cè)為核心的養(yǎng)護(hù)管理模式顯然不具備準(zhǔn)確性和真實(shí)性，尤其是多個(gè)變量難以被有效確定，因而病害問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。

就經(jīng)濟(jì)角度著手，在運(yùn)營(yíng)階段為保持良好的路況，各個(gè)運(yùn)營(yíng)管理機(jī)構(gòu)與往往需要投入大量經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，并且投入費(fèi)用呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，在高速公路運(yùn)營(yíng)逐漸商業(yè)化的當(dāng)下，如何行之有效地減少所投入資源，提高成效已經(jīng)成為不得不予以解決的問(wèn)題。

就管理角度來(lái)講，一方面，僅僅借助管理經(jīng)驗(yàn)來(lái)作出決策，無(wú)法解決效率、成本等方面的問(wèn)題;另一方面，傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)管理模式普遍受限于二維圖紙、施工記錄等紙面資料上，建設(shè)階段與后期運(yùn)營(yíng)階段的信息不對(duì)等問(wèn)題極為嚴(yán)重，因而無(wú)論是可靠性還是時(shí)效性都存在明顯不足。

（二）以BIM技術(shù)為核心的高速公路養(yǎng)護(hù)管理模式

1. GIS為核心的養(yǎng)護(hù)管理數(shù)據(jù)采集

地理信息系統(tǒng)（GIS）又被稱之為地學(xué)信息系統(tǒng)，主要用于采集、儲(chǔ)存地球表層空間中的各種信息數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行深度分析運(yùn)算，并最終獲取所需要的結(jié)果[7]。傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)是將構(gòu)造物之外的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化管理的系統(tǒng)，單純的外形測(cè)量以及尺寸測(cè)量所能夠獲取的僅僅是三維空間下的外殼，而外殼內(nèi)部的資料則幾近于無(wú)，而BIM技術(shù)的出現(xiàn)則能夠有效解決此項(xiàng)問(wèn)題，在BIM技術(shù)的支撐下，未來(lái)GIS技術(shù)將會(huì)更為傾向于對(duì)各項(xiàng)信息元素的查詢以及管理。

將GIS技術(shù)融合到BIM技術(shù)中，充分利用現(xiàn)有以及后續(xù)研發(fā)的數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備，上傳各種養(yǎng)護(hù)監(jiān)管信息數(shù)據(jù)，同時(shí)采取更為合理的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，完成地理數(shù)據(jù)與BIM技術(shù)的有機(jī)融合，將此作為核心建立更為完整的養(yǎng)護(hù)管理模型，完成三維可視化的重要目標(biāo)，并盡可能地構(gòu)建以預(yù)防為目標(biāo)的展現(xiàn)養(yǎng)護(hù)管理決策模型，為后續(xù)高速公路管理提供數(shù)據(jù)支撐。

（1）構(gòu)建養(yǎng)護(hù)管理數(shù)據(jù)移動(dòng)采集終端

（數(shù)據(jù)采集方案圖如圖2所示）高速公路養(yǎng)護(hù)管理部門在獲取相應(yīng)的平面線路的同時(shí)，往往希望能夠獲取更為全面的可視化三維模型，尤其是通過(guò)三維立體影像資料來(lái)獲取當(dāng)下高速公路的病害位置，用以在最短時(shí)間內(nèi)制定措施，提高效率[8]。完成上述目標(biāo)的首先設(shè)備是代表移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其主要集成GPS、高清數(shù)字?jǐn)z像以及陀螺儀這三種技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)信息采集。

（2）采用更為合理的檢測(cè)手段

將全景影像采集設(shè)備、GPS導(dǎo)航設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備以及車載Li-DAR設(shè)備進(jìn)行整合，構(gòu)造更為完整的檢測(cè)終端，在采集完成后即可由計(jì)算機(jī)獲取數(shù)據(jù)并予以處理。

（3）數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)

將所有已經(jīng)處理完畢的數(shù)據(jù)與當(dāng)下路面的正射影像相互結(jié)合，結(jié)合高速公路病害特征來(lái)界定相應(yīng)的特征情況，由系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別路面所存在的病害問(wèn)題，并根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)構(gòu)建完成的三維立體圖像。

2. 養(yǎng)護(hù)管理的具體模式分析

（1）針對(duì)新建高速公路的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)

此系統(tǒng)主要用于管理各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路基本結(jié)構(gòu)的日常監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各種運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)作出可視化記錄[9]。系統(tǒng)的構(gòu)成主要包含數(shù)據(jù)模塊、功能模塊以及模型構(gòu)建。

以BIM技術(shù)為核心的數(shù)據(jù)模塊是在模型數(shù)據(jù)的前提下構(gòu)建得來(lái)的，在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以結(jié)合已經(jīng)獲取的信息資料來(lái)進(jìn)行分類處理，例如投資成本信息、可視化模型以及公路結(jié)構(gòu)信息等;施工階段的流程信息、組織信息、時(shí)間信息等;運(yùn)營(yíng)后的設(shè)備管理信息、應(yīng)力監(jiān)測(cè)信息、收費(fèi)站車流量信息等，此類信息均能夠?yàn)楹罄m(xù)養(yǎng)護(hù)管理提供幫助。

除從建設(shè)階段獲取BIM竣工模型的有關(guān)數(shù)據(jù)信息之外，養(yǎng)護(hù)的管理人員還需要更為關(guān)注于模型數(shù)據(jù)的收集和改進(jìn)完善，所以養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)具備更多的信息添加功能。在以往的高速公路養(yǎng)護(hù)管理工作中，普遍是由相關(guān)人員定期檢查完成，也就是說(shuō)需要先行發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，而后才能夠解決問(wèn)題，此種被動(dòng)化管理模式勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致相關(guān)單位付出更多精力與時(shí)間。基于BIM技術(shù)的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)要更為完整，是大量參考數(shù)據(jù)的三維可視化形態(tài)，尤其是在遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用極為顯著，是主動(dòng)型養(yǎng)護(hù)管理模式，即在問(wèn)題出現(xiàn)前變進(jìn)行有效防控，實(shí)現(xiàn)信息化資源的持續(xù)運(yùn)用。

（2）針對(duì)既有高速公路的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)

在對(duì)既有高速公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理的過(guò)程中，首要目標(biāo)是完成參數(shù)化建模工作：

1）按照相應(yīng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)以及建設(shè)階段的資料內(nèi)容來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分。

2）精準(zhǔn)提取當(dāng)前高速公路工程項(xiàng)目的平面以及其縱橫面，同時(shí)還需要提取交通設(shè)施的附屬物以及各種建設(shè)參數(shù)。

3）利用三維建模軟件來(lái)快速生成相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)管理模型。我國(guó)某高速公路BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)際案例如圖3所示。

此外，模型管理也是極為重要的環(huán)節(jié)，需要將高速公路中的道路、橋梁等設(shè)施信息和BIM模型相互銜接，借助于點(diǎn)擊BIM模型，對(duì)模型內(nèi)的大量屬性作出可視化管理與查詢，用于形成更為完整的認(rèn)識(shí)。

在高速公路的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、施工階段以及運(yùn)營(yíng)階段，除有關(guān)屬性數(shù)據(jù)之外，往往還包含有大量其他類型的數(shù)據(jù)，例如CAD設(shè)計(jì)圖紙、地理環(huán)境數(shù)據(jù)、影像資料以及表格信息等[10]。此類數(shù)據(jù)的格式并不相同，所以在設(shè)計(jì)BIM模型的時(shí)候，應(yīng)該將其設(shè)置為可定義數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口，只有這樣才能整合各種不同類別的資源信息，并實(shí)現(xiàn)資源信息的有效融合，形成更為完整的文件關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，最終獲取有機(jī)的、合理的、科學(xué)的BIM模型數(shù)據(jù)庫(kù)，此后養(yǎng)護(hù)管理工作均可以借助于模型數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息技術(shù)，其能夠行之有效地提高工作質(zhì)量與工作效率。

3. BIM技術(shù)應(yīng)用模式下的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)應(yīng)用

在利用BIM技術(shù)的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)任何病害，均可以通過(guò)終端記錄上傳到有關(guān)模塊中。所需要上傳的信息主要包含人員名稱、病害時(shí)間、病害位置、照片記錄等，養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)在接受到相應(yīng)的信息后，可以迅速將其呈現(xiàn)在三維全景模型中，此種方式能夠有效解決編碼混亂、命名更改的問(wèn)題。內(nèi)業(yè)養(yǎng)護(hù)管理人員能夠在模型觀察中尋找到病害位置，同時(shí)借助于軟件的二次開(kāi)發(fā)，表明不同病害的嚴(yán)重等級(jí)，進(jìn)而便可以在最短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)維修方案。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，無(wú)論是對(duì)新建高速公路還是對(duì)既有高速公路來(lái)講，養(yǎng)護(hù)管理工作都是極為重要的，但是由于傳統(tǒng)管理模式缺乏相應(yīng)的多樣性以及完整性，因而常常會(huì)導(dǎo)致高速公路養(yǎng)護(hù)管理受到?jīng)_擊。所以這就要求相關(guān)單位積極地轉(zhuǎn)變養(yǎng)護(hù)管理策略，大力引入BIM技術(shù)，以此作為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)管理模式的優(yōu)化創(chuàng)新，建立更為完整的信息資源庫(kù)，為后續(xù)高速公路的養(yǎng)護(hù)管理建設(shè)提供更為堅(jiān)實(shí)的支撐作用，探尋嶄新的工作思路和工作方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]王毓明.水泥就地冷再生基層在公路養(yǎng)護(hù)維修工程中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2020，39（07）：253-254.

[2]蔣偉黎.高速公路養(yǎng)護(hù)工程公司稅收籌劃——以增值稅計(jì)稅方法選擇為例[J].財(cái)務(wù)管理研究，2020（02）：70-74.

[3]李世龍.廠拌熱再生技術(shù)在福寧高速公路路面養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用[J].福建交通科技，2020（01）：10-12.

[4]王建文，張建雄，張耀元.超粘磨耗層技術(shù)在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].智能城市，2019，5（24）：135-136.

[5]張繼承.Nova Chip超薄磨耗層在G30高速公路（臨清段）養(yǎng)護(hù)維修工程中的應(yīng)用[J].甘肅科技縱橫，2019，48（12）：32-35.

[6]張春安，田智鵬.基于高等級(jí)公路瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策研究[J].公路工程，2019，44（06）：77-80+85.

[7]吳啟華，陳政，楊陽(yáng)，陳松，胡國(guó)祥.普通公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理決策流程的標(biāo)準(zhǔn)化探討[J].黑龍江交通科技，2019，42（12）：157-159.

[8]高沛.微表處理技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)工程中的運(yùn)用分析[J].河南科技，2018（14）：120-121.

[9]李劍波，肖雷.高模量瀝青混合料在高速公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用分析[J].中國(guó)建材科技，2018，27（06）：28-29+6.

[10]宋挺，成猛，張厚記，朱書強(qiáng)，杜文峰.開(kāi)普封層技術(shù)在武黃高速公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用研究[J].建材世界，2018，39（06）：69-72.

通訊作者：張國(guó)青，1979年8月，男，漢族，陜西西安人，就職于中交一公局交通工程有限公司，中級(jí)工程師，大專。研究方向：交通機(jī)電，公路交通管理與施工。