現(xiàn)階段，BIM技術(shù)應(yīng)用主要集中在建筑工程的設(shè)計(jì)和施工階段，在運(yùn)維管理階段應(yīng)用BIM技術(shù)的成功案例較少。當(dāng)前，國內(nèi)外許多研究學(xué)者均開始致力于BIM技術(shù)在道路工程運(yùn)維管理階段的相關(guān)研究。

賀州至巴馬高速公路都安至巴馬段（簡稱“都巴路”）是廣西公路品質(zhì)工程示范創(chuàng)建試點(diǎn)項(xiàng)目。在都巴路工程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用貫穿全生命周期。本文重點(diǎn)探討了BIM在道路工程運(yùn)維管理上的應(yīng)用，通過BIM在都巴路工程的應(yīng)用研究，明確了BIM在道路工程運(yùn)維管理階段的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，為道路工程未來整體運(yùn)維的發(fā)展提供思路。

制約運(yùn)維管理的瓶頸

發(fā)瑞隧道（都安端）場地布置三維瀏覽圖

道路工程的安全運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要，但當(dāng)前的現(xiàn)狀告訴我們，道路工程運(yùn)維管理還有很長的路要走。在設(shè)計(jì)和施工中各項(xiàng)技術(shù)趨于完善，但在運(yùn)維管理階段卻舉步維艱，運(yùn)維能力的不足是制約其建設(shè)全生命周期的瓶頸。在長期的運(yùn)維管理實(shí)踐中，其主要的難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)——

1.涉及參與方多，工作易脫節(jié)。

在道路運(yùn)維管理中,當(dāng)前的運(yùn)維模式是與前期決策、設(shè)計(jì)、施工階段分時(shí)段開展的。然而,運(yùn)維管理并不能獨(dú)立開展工作，需要設(shè)計(jì)方、施工方及其他部門的共同參與,需要前期工作信息、數(shù)據(jù)的積累。在道路工程中,橋梁運(yùn)維管理又涵括了結(jié)構(gòu)安全維護(hù)、設(shè)備正常運(yùn)行、日常運(yùn)營管理,無論是結(jié)構(gòu)方面，如橋梁主體、附屬構(gòu)造物,還是設(shè)備系統(tǒng)方面,如通信、通風(fēng)消防、供配電照明等,抑或是日常運(yùn)營方面,如橋梁的物業(yè)管理和服務(wù)管理等，都需要去維護(hù)。而前期工作的重要資料、數(shù)據(jù)，往往無法完整準(zhǔn)確地傳遞給后期的運(yùn)維管理人員，資料、數(shù)據(jù)的缺失給運(yùn)維管理增加了難度，導(dǎo)致運(yùn)維工作展開困難。

2.信息化程度低，運(yùn)維效率差。

當(dāng)前傳統(tǒng)運(yùn)維管理缺乏一個(gè)統(tǒng)一集中的平臺(tái)，各參與方相對獨(dú)立，“信息孤島、碎片化”由此而來。信息在傳遞和組織過程中缺少交互的紐帶，運(yùn)維工作內(nèi)容及經(jīng)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)共享，運(yùn)維效率很差。而道路的監(jiān)測和管理往往需要多個(gè)信息采集系統(tǒng)相配合，一旦出現(xiàn)問題，必須及時(shí)進(jìn)行溝通解決。另外，由于當(dāng)前傳統(tǒng)的運(yùn)維模式，多是以二維圖紙為基礎(chǔ)進(jìn)行后期運(yùn)維管理工作，導(dǎo)致運(yùn)維工作達(dá)不到可視化要求。特別是對于道路工程中的橋涵，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接處空間關(guān)系復(fù)雜，二維視圖難以查看，故障部位的位置信息無法在三維視圖中顯示，對構(gòu)件設(shè)備也不能進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，這對預(yù)測橋涵的健康趨勢十分不利。

3.工程項(xiàng)目復(fù)雜，成本代價(jià)高。

道路工程屬于大型建筑工程項(xiàng)目，具有體量大、工期緊、工作量大、質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。從道路工程的具體情況來看，在前期的設(shè)計(jì)和施工過程中，都存在很高難度，特別是在施工階段，施工條件的不確定性、施工工藝的復(fù)雜性、施工周期的時(shí)效性等因素，給道路施工帶來了不小難度。一個(gè)龐大的工程項(xiàng)目所涉及的成本是不可勝計(jì)的。在前期的建設(shè)過程中投入了大量的財(cái)力，后期往往會(huì)有所減少，這對道路工程運(yùn)維管理帶來了很大傷害。

4.專業(yè)人才缺乏，管理決策弱。

在現(xiàn)階段的道路工程運(yùn)維管理中，管理人員根據(jù)一些局部數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合日常管理經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行道路工程的維護(hù)管理決策。由于結(jié)構(gòu)部件缺乏系統(tǒng)的檢測分析，一些存有潛在危險(xiǎn)的部件可能未被發(fā)現(xiàn)，這給日后道路的正常運(yùn)行留下了很大安全隱患。而對于新興的運(yùn)維管理技術(shù)，由于復(fù)合型人才的稀缺，導(dǎo)致運(yùn)維工作脫節(jié)，實(shí)際工作進(jìn)度跟不上。

可視、動(dòng)態(tài)、智能的管理

隨著BIM技術(shù)的引入，可建立三維可視化、面向運(yùn)維管理的道路信息系統(tǒng)。這種集中統(tǒng)一的信息系統(tǒng)，將還原最真實(shí)的道路工程各結(jié)構(gòu)部件，通過模型的整合和信息的匯總，形成道路工程動(dòng)態(tài)的運(yùn)維管理。BIM在道路工程運(yùn)維管理上的運(yùn)用價(jià)值具體體現(xiàn)在——

巴馬樞紐互通三維模型

盤陽河大橋三維模型

盤陽河大橋細(xì)部三維模型

1.三維可視模型建立，多方信息直觀展示。

所建立的三維可視模型，將對道路工程進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示，在橋涵中各部件也將通過參數(shù)化建模的方式進(jìn)行設(shè)置，其部件的精細(xì)化建模帶來更直觀的視覺效果。在后期運(yùn)維管理中，管理人員可對構(gòu)件信息進(jìn)行全方位的瀏覽和查看，如設(shè)計(jì)與施工圖紙、技術(shù)資料、構(gòu)件屬性、數(shù)量清單等。對于橋涵中的病害檢查，將病害對象與維修措施進(jìn)行關(guān)聯(lián)，監(jiān)測維護(hù)信息都將記錄在模型信息中，并在三維視圖中直觀顯示，發(fā)生故障的構(gòu)件可以實(shí)時(shí)定位查看。

人員進(jìn)出場檢查模擬

隧道施工模擬

2.各方虛擬分析管理，提供運(yùn)維雙重支持。

BIM技術(shù)可以對現(xiàn)實(shí)、資產(chǎn)、空間等進(jìn)行虛擬，還具備建筑系統(tǒng)分析等技術(shù)。在設(shè)計(jì)階段可以進(jìn)行三維的碰撞檢查，能夠徹底消除硬碰撞、軟碰撞，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)。在施工階段可以進(jìn)行進(jìn)度模擬，以可視化推演的方式進(jìn)行科學(xué)分析呈現(xiàn)。而在運(yùn)維階段可以進(jìn)行應(yīng)急模擬，在多種場景中進(jìn)行災(zāi)害發(fā)生的應(yīng)急模擬，便于制定防范措施和應(yīng)急方案。這些虛擬技術(shù)給運(yùn)維管理提供數(shù)據(jù)和技術(shù)的雙重支持。

3.物聯(lián)網(wǎng)收集相結(jié)合，信息實(shí)時(shí)更新反饋。

在運(yùn)維管理中融合移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，對道路工程中橋涵的檢查信息，可以采用二維碼、RFID等電子標(biāo)志與建立的BIM模型中構(gòu)件的ID進(jìn)行掛接，能夠有效提高橋涵信息的錄入、資料的快速查詢。此外，BIM+GIS的集成應(yīng)用對橋涵的運(yùn)維管理提供了很大幫助。GIS技術(shù)便于橋涵空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的查詢，給管理者提供真實(shí)迅捷的信息支持，橋涵的安全狀況也能通過GIS技術(shù)迅速查獲相關(guān)信息。

都巴路工程的BIM運(yùn)用

都巴路工程介紹

路線圖

賀州至巴馬高速公路是《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃修編（2010～2020）》“6橫7縱8支線”布局方案中的“橫3”線，起于中國長壽之鄉(xiāng)賀州市，途經(jīng)賀州、桂林、梧州、來賓、柳州、南寧、河池等7個(gè)市，終于世界長壽之鄉(xiāng)巴馬縣。賀巴高速橫跨桂東、桂中和桂西3個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)，全長約480公里，四車道高速公路，設(shè)計(jì)速度為100km/h，路基寬26m，是廣西東西方向、廣西中西部地區(qū)與我國西部地區(qū)互聯(lián)互通及接受發(fā)達(dá)東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)輻射的重要通道之一。

基于BIM的全生命周期技術(shù)，在賀巴高速都安至巴馬段的品質(zhì)攻關(guān)中有著重大意義。項(xiàng)目初步建立了基于BIM技術(shù)的施工過程管理平臺(tái)，主要涉及質(zhì)量管理、安全管理、進(jìn)度管理等應(yīng)用模塊，可實(shí)時(shí)追蹤現(xiàn)場施工流程，助推實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場質(zhì)量安全的指尖掌控，提升了項(xiàng)目的管理品質(zhì)。

都巴路工程的BIM運(yùn)用，貫穿于設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維整個(gè)全生命周期，雖然道路尚處于建設(shè)期，運(yùn)維階段具體實(shí)施BIM的應(yīng)用點(diǎn)還未涉及，但在整個(gè)工程建設(shè)中，已經(jīng)明確提出了建設(shè)都巴路全生命周期的規(guī)劃。

竣工模型管理、設(shè)備資產(chǎn)管理

針對目前竣工驗(yàn)收階段存在的竣工資料多，難以分類管理保存；項(xiàng)目運(yùn)營期長，資料難以保存久遠(yuǎn)；資料多為紙質(zhì)，不易于及時(shí)查閱；資料管理的流程和制度不健全，導(dǎo)致管理混亂等問題。通過分類，利用廣西路橋云平臺(tái)儲(chǔ)存管理，如將隧道CAD圖紙分為平縱面、洞身及路面、洞門、支護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備設(shè)施5大部分進(jìn)行儲(chǔ)存管理。通過BIM模型，建立起對應(yīng)每個(gè)設(shè)備構(gòu)件編碼，方便查看屬性信息以及位置分布。構(gòu)件信息關(guān)聯(lián)，可追溯性強(qiáng)，通過信息平臺(tái)大幅度提高運(yùn)維效率，提高工作績效。在都巴路工程中，存在眾多高架橋、隧道、涵洞、樞紐立交及邊坡路基等建設(shè)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，利用BIM系列軟件分別對橋梁隧道的結(jié)構(gòu)、機(jī)電、給排水、消防等專業(yè)進(jìn)行BIM信息構(gòu)建，針對橋梁的實(shí)際管理需求，對子系統(tǒng)進(jìn)行重分類，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)化梳理，形成健全完整的數(shù)據(jù)庫，便于二次利用，為其他相關(guān)橋梁維護(hù)策略、健康狀態(tài)評估提供數(shù)據(jù)依據(jù)，滿足管理單位不同層級和部門的管理需求。

信息平臺(tái)+BIM信息構(gòu)建

遠(yuǎn)程監(jiān)控及維修加固

通過傳統(tǒng)人工檢測技術(shù)與BIM+在線監(jiān)測技術(shù)結(jié)合互補(bǔ)，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，海量數(shù)據(jù)智能運(yùn)算存儲(chǔ)、連續(xù)穩(wěn)定數(shù)據(jù)輸送、及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況；不同類型參數(shù)綜合監(jiān)測；智能故障診斷；形成了完整的、實(shí)時(shí)的、有效的道路安全監(jiān)測系統(tǒng)，很大程度上滿足了當(dāng)前的行業(yè)需求問題。例如在巴馬西樞紐互通式立交建設(shè)中，可關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)室拌和站，將工程標(biāo)段工作點(diǎn)與對應(yīng)的拌和站、施工日志等進(jìn)行匹配，并對該活動(dòng)進(jìn)行信息化管理，將拌和站、施工現(xiàn)場的結(jié)果進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)記載管理，可監(jiān)督現(xiàn)場工程的安全運(yùn)行。

信息化協(xié)同管理

BIM模型+GIS地理信息

1.BIM+GIS

BIM技術(shù)所建的三維立體模型，直觀可視，所有數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)處理。BIM的三維模型數(shù)據(jù)主要提供結(jié)構(gòu)的幾何信息，對各構(gòu)件高精度計(jì)算，屬性信息可精細(xì)到構(gòu)件級別，它用于單體建筑優(yōu)勢明顯。但BIM技術(shù)的宏觀模型建模能力較差，用于較大型建筑缺陷過于突出，特別是對于道路工程，由于其體量大、構(gòu)件多、設(shè)計(jì)復(fù)雜、施工環(huán)境多變，僅僅運(yùn)用BIM技術(shù)并不能滿足實(shí)際需求。在都巴路工程中，基于BIM+GIS建立的道路建設(shè)工程管理平臺(tái)，可對道路工程進(jìn)行全景展示，便于工作人員更直觀了解概況。BIM與GIS的集成，使得工程地理定位信息準(zhǔn)確性得以提高，可進(jìn)行質(zhì)量安全管理，對重點(diǎn)工程進(jìn)行分標(biāo)段、分工區(qū)的監(jiān)控；在空間部署上，可對道路建設(shè)準(zhǔn)確定位，確定標(biāo)段信息和構(gòu)筑物測距情況，收集精確的工程測量信息，數(shù)據(jù)集成共享將滿足管理者遠(yuǎn)程管理工程的愿望。

2.電子沙盤

電子沙盤主界面

結(jié)合BIM+GIS技術(shù)，利用都巴路工程的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，綜合運(yùn)用三維地理信息、物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，建設(shè)都巴路工程的三維電子沙盤，可以以三維形式展現(xiàn)都巴路的BIM模型及項(xiàng)目區(qū)域的地形、地貌等信息，并可在網(wǎng)頁端和移動(dòng)端進(jìn)行場景漫游、屬性查看、空間分析等。

3.路橋云平臺(tái)

BIM模型中集成了所有建筑構(gòu)件及施工方案的信息，結(jié)合廣西路橋云平臺(tái)以及建筑本身的相關(guān)信息，作為一個(gè)相對靜態(tài)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為施工過程中危害因素和危險(xiǎn)源識(shí)別提供了全面而詳盡的信息平臺(tái)。而施工方案配合進(jìn)度計(jì)劃則形成了一個(gè)相對動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)信息庫，通過對施工過程的模擬，找出施工過程中的危險(xiǎn)區(qū)域、施工空間沖突等安全隱患，提前制定相應(yīng)安全措施。針對施工中出現(xiàn)的各種安全問題，分別對各分部安全問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將各分部當(dāng)月出現(xiàn)的安全問題以分部分項(xiàng)工程為單位分門別類篩選匯總。例如材料堆放混亂安全隱患、人員操作不規(guī)范安全隱患、用電安全隱患等，以表格形式分類匯總表達(dá)出施工中的各種安全問題，最后匯總統(tǒng)計(jì)。利用移動(dòng)終端采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場質(zhì)量缺陷數(shù)據(jù)資料，與BIM模型或圖紙及時(shí)掛接關(guān)聯(lián)，將問題可視化集成后，通過廣西路橋云平臺(tái)進(jìn)行質(zhì)量管控，讓管理者對問題的位置及詳情準(zhǔn)確掌控，及時(shí)統(tǒng)計(jì)分析，確定糾正措施，保證施工順利進(jìn)行。這樣也有利于業(yè)主對于整個(gè)施工過程的質(zhì)量問題進(jìn)行透明化、痕跡化、可追溯、閉合型協(xié)同管理。同時(shí)，通過平臺(tái)將質(zhì)量事件生成施工日志，避免繁瑣手寫施工日志或者寫回憶錄的情況。

4.BIM+路網(wǎng)管養(yǎng)信息系統(tǒng)

建設(shè)基于BIM技術(shù)的交通工程建設(shè)、運(yùn)營及養(yǎng)護(hù)管理平臺(tái)，有助于促進(jìn)交通工程信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)數(shù)據(jù)與養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)的互通，提高交通工程運(yùn)營養(yǎng)護(hù)管理水平，為交通工程全壽命周期信息管理提供全面支持。

在橋梁運(yùn)營管理中利用BIM技術(shù)，可將結(jié)構(gòu)病害、設(shè)施損壞、更換的類型、圖片、檢測時(shí)間等信息錄入信息模型中，即可實(shí)現(xiàn)快速瀏覽并發(fā)現(xiàn)問題；將病害在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行標(biāo)志，從而更容易發(fā)現(xiàn)病害間的聯(lián)系和病害發(fā)生的真正原因；歷次的檢測數(shù)據(jù)及結(jié)果記錄入BIM模型中后，利用信息模型可以追溯病害的發(fā)展過程。

5.BIM+智慧交通應(yīng)用

智慧交通系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的升級版，即融合了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、無線傳感等先進(jìn)技術(shù)，使人、車、路更加協(xié)調(diào)，使公共交通服務(wù)更加人性化的智慧出行服務(wù)系統(tǒng)?；贐IM技術(shù)的精細(xì)化管理可以改善過去粗放式的管理方式，進(jìn)而可以在工程運(yùn)維過程中實(shí)現(xiàn)精細(xì)管理控制。還可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)維護(hù)計(jì)劃與實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)，有目標(biāo)地展開運(yùn)行工作，減少因過度或過少進(jìn)行維護(hù)工作而提升管理成本的可能。依托“BIM+GIS”地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，構(gòu)建市縣一體化智慧交通管控云平臺(tái)。整合現(xiàn)有資源，對未來的交通行業(yè)發(fā)展擴(kuò)展整合所需的各種硬件、軟件、數(shù)據(jù)，具有彈性的擴(kuò)展能力，為政府、企業(yè)、公眾提供地理信息云服務(wù)，滿足將來不斷增大的交通應(yīng)用需求。

結(jié)論

BIM技術(shù)的綜合應(yīng)用能有效解決道路工程建設(shè)重點(diǎn)領(lǐng)域的突出問題，可實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目全生命期各階段、多方參與、各專業(yè)間的信息共享、協(xié)同工作和精細(xì)管理；可支持設(shè)計(jì)、施工與管理一體化，環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、耗能、安全等多方面的分析、模擬，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全方位的預(yù)測和控制，促進(jìn)生產(chǎn)方式變革，也是現(xiàn)代信息化建設(shè)中最重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。

通過BIM技術(shù)在都巴路工程的應(yīng)用研究，發(fā)現(xiàn)BIM用于道路工程運(yùn)維管理的潛力巨大，BIM在運(yùn)維管理上仍有大量值得深挖之處。建立BIM協(xié)同管理系統(tǒng)能有效提高BIM的應(yīng)用水平，可以加快推動(dòng)道路工程全生命周期的建設(shè)。BIM作為一項(xiàng)新興技術(shù)，在當(dāng)前的工程實(shí)際中，已經(jīng)初步展現(xiàn)出它的應(yīng)用價(jià)值，但BIM的發(fā)展尚處于典型案例層面，不具有普適性，還需要不斷探索深化實(shí)踐。