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摘要:闡述了BIM技術及其優點，結合BIM技術研究了基于服務框架總線和路線計算服務引擎的公路BIM服務總線協作平臺構建方法，并就BIM技術在公路施工項目管理中工程成本、進度、質量、安全及協同工作方面的實際應用進行了分析和探討。最后介紹了BIM技術在某高速公路項目管理中的應用實例。
關鍵詞:BIM;公路;項目管理;協作平臺;路線計算
0引言
隨著我國公路建設的不斷發展，人們越來越重視公路工程項目施工過程管理，加強對公路施工項目的管理力度，不僅可以保證公路工程的質量，同時也可以降低工程項目成本和提高工作效率。目前社會已經進入大數據時代，人們對體驗感、服務感的要求越來越高，圖形化、數字化等技術也被逐步應用到了建筑工程中。BIM(BuildingInformationModeling)即建筑信息模型［1］，它融合了圖形化、數字化等技術，具有可視化、協調性、模擬性、可出圖性等特點。BIM的核心是通過建立虛擬的三維模型，利用數字化技術，為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。它不僅包括工程實體空間幾何信息、拓撲關系和邏輯關系的描述，還包括全部的工程信息描述，如結構形式、建材種類、目標功能等設計信息，項目施工管理中的施工工藝、進度計劃以及勞動力、機械臺班、材料分配、資源限制等施工信息等［1］。BIM的數據庫是動態變化的，在應用過程中不斷更新、豐富和充實。借助這個包含建筑工程信息的三維模型，大大提高了建筑工程項目的信息集成化程度，從而為建筑工程項目的相關利用方提供了一個工程信息交換和共享的平臺。因此，結合BIM技術可以實現對公路工程項目的標準化、信息化、可視化、精細化管理。張建平等［2］用BIM技術實現了對邢汾高速公路工程建設精細化的施工進度管理、施工資源、成本管理、質量安全管理等。向聃［3］、楊寶明［4］、王磊［5］、匡思羽［6］等研究了BIM技術在工程造價和工程管理中的應用。BIM技術在公路項目管理中應用是一個趨勢，但其傳統的建模方法工作量大、幾何模型動態更新難、資金投入大、BIM建模和后續應用之間的集成度相對較低，公路幾何模型的不規則性等制約了BIM技術在公路領域中的應用。本文研究基于服務框架總線和路線計算服務引擎的公路BIM服務總線協作平臺的構建方法，解決建模難、幾何模型動態更新的問題，并結合公路工程項目管理中的成本管理、計劃進度、質量管理、安全管理等業務領域知識，實現信息松散集成達到信息共享，提高BIM技術的應用率，實現對項目的標準化、信息化、可視化、精細化協同管理。
1公路BIM服務總線協作平臺的構建
1.1服務框架總線
為了降低業務系統之間的耦合度，提高系統的集成度，延長系統的生命周期，同時考慮到系統的擴展性，構建服務框架總線(SFB)。服務框架總線是一個具有標準接口、實現了互連、通信、服務路由的基礎框架。它提供消息驅動、事件驅動和文本導向的處理模式，支持基于內容的服務路由。將各應用服務連接到服務框架總線上，通過服務框架總線統一調度，協同工作，為系統的真正松耦合提供保障。簡化系統的復雜性，提高系統的靈活性，降低信息共享的成本。
1.2路線計算服務引擎
路線業務計算服務引擎根據路線(含匝道)平、縱、橫及地形數據建立道路三維模型進行搭建。實現對路線平、縱、橫數據的管理，提供任意中樁坐標計算，任意點反算對應的里程樁號，線路外任意一點的坐標計算，任意斷面填挖高度、填挖面積計算，任意兩樁號之間土石方工程量計算，橫斷面地面線的分期管理、分期面積、分期土石方工程量計算服務，并為BIM模型更新提供計算服務。
1.3BIM服務總線協作平臺構建
在公路施工中，工程項目是人們重點關注和服務的對象，參建單位的一切活動圍繞其開展。根據項目情況及單位、分部、分項工程、構件劃分原則將其按WBS方式分解成易于管理的工程對象。利用BIM的可視性特點，根據地形、公路設計數據，結合路線計算服務引擎建立路基、路面、橋梁、隧道、涵洞、擋土墻、防護、排水等工程的BIM模型，并將工程量清單、定額數據分解附加到BIM模型構件上形成BIM屬性數據庫。同時，考慮到BIM模型、進度、成本、質量、安全、檔案各業務服務的信息共享與集成，通過服務框架總線來統一調度各業務服務協同工作實現對項目的管理，形成BIM服務總線協作平臺。
2基于BIM協作平臺的項目管理
2.1基于BIM的成本管理
2.1.1工程量計算
在項目施工前，往往需要對工程量進行核算，傳統做法是施工單位要花費大量的時間手工來完成核算，專業性強、工作量大、出錯概率大、效率低，周期長。BIM模型是空間三維幾何體，本身具有體積的特性，可以自動完成工程量的計算，速度快、準確率高，降低了工作強度，提高了工作效率。在施工過程中，每期的工程計量都需要進行工程量的計算，計量人員要花費大量的時間進行計算、匯總。比如:路基土石方工程量計算，在測量人員提供測量數據后，計量人員要對每一個斷面的面積、每段完成的路基進行計算，純手工完成，工作量大。根據施工當前數據，通過BIM服務總線協作平臺對BIM模型更新，形成BIM階段模型，這樣每期的工程量數據可以自動完成計算、匯總及繪制圖形，并形成工程量計算書，在BIM平臺中可視化展示，提供預警機制，防止超計量，降低了計量人員的勞動強度，提高了工作效率，如圖3所示。結構物同樣可以采用BIM模型進行工程量的計算。在施工后期，進行工程與業主的工程結算，同樣可以利用BIM模型來完成。
2.1.2工程變更管理
工程變更在工程中時常發生，對變更工程量計算需要花費較長的時間去完成，如實時更新BIM模型，同樣可以利用BIM模型自動完成工程量計算，并形成工程變更臺賬。同時，可以將工程變更信息附加到BIM模型構件上，利用BIM模型的空間位置，在變更位置上設置圖形標識，形成工程變更專題圖。
2.1.3人、材、機管理
人、材、機的管理，傳統是通過手工計算和匯總，工作量大、耗時長。在BIM建模時已經完成了基礎數據的配置，在施工過程中，根據計劃進度利用BIM平臺自動匯總統計人、材、機的消耗，實現對成本的有效控制。
2.2基于BIM的進度管理
工程計劃一般包含總體計劃、年度計劃、月度計劃，采用傳統的表格、橫道圖模式表現。工程進度根據施工臺賬來匯總統計得到，工作量大、準確度低。利用BIM協作平臺，日常工作只需簡單勾選計劃完成的部位即可，可以快速統計、匯總出每月、每年的工程計劃數據，并且可以用不同的顏色在BIM模型上表達出計劃部位。實時更新進度數據，同樣可以按顏色或實際進度與計劃進行對比分析。工程一般有一次性完成和分階段完成的情況，形象進度的表現方式利用BIM的可視性，采用設計為BIM線框模型，完成按BIM模型實體填充方式，形成實際完成與設計的比對，形象直觀展示工程進度。
2.3基于BIM的質量管理
工程質量體現在工程施工現場記錄、試驗、現場檢測、工序報驗、質量評定數據中，數據最終形成資料，把工程建設過程中產生的文件、圖紙、照片、影像資料通過分類進行電子文檔管理，歸納組織并附加到BIM模型上，作為工程竣工驗收的資料，做到質量管理可追溯性，通過BIM模型可進行資料查詢和瀏覽。依據工程質量管理制度，規范工程質量巡檢人員在日常施工中對質量控制的檢查和巡查，利用手機APP現場登記，現場資料進行上傳并關聯到BIM模型。當每一個細小環節出現質量問題時，對整改的過程和結果進行跟蹤檢查，提出反饋意見和評定。同時利用BIM空間位置特性，可在BIM平臺中進行標識，形成質量管理專題圖。
2.4基于BIM的安全管理
安全巡檢類同質量巡查，同樣也可以利用BIM空間位置特性，在BIM平臺中進行標識，形成安全管理專題圖。安全視頻監控傳統是單獨成為一套系統，相對獨立。在BIM平臺中可以將攝像頭模擬出來BIM模型統一管理，實現集成，在BIM平臺中可以直接選擇攝像頭，打開視頻監控，了解施工現場安全情況。
2.5基于BIM的協同工作
BIM技術的應用需要各個部門的協同工作，工程部以WBS工序建模，編制進度計劃;經營部將價格關聯后輸出預算文件;物資部材料計劃，記錄實際工程量消耗;質檢部跟蹤工程進度，實時上傳現場照片;安全部建立安全措施模型，展開文明工地布置［3］;合約部統計工程量，完成與業主的計量支付;檔案室跟蹤管理竣工檔案的形成。各個部門各盡其責，分工明確，又共同協作實現對項目的協同管理。
3應用案例
3.1工程概況
廣東省某高速公路起自東莞深圳交界的東寶河口，終于南山區的月亮灣大道，全長30.45km(橋梁約占99.7%)，主要包括:東寶河特大橋、田園特大橋、保稅區特大橋、機場特大橋、前海特大橋、收費站、邊檢站特大橋等?？偼顿Y額約112億元，采用全封閉、全立交的雙向八車道高速公路標準設計，設計速度100km/h，沿線設置了外環、福永、機場、西鄉、南坪和月亮灣6座互通立交。
3.2形象進度展示
在工程前期，根據設計院提供的地形數據和施工圖紙對橋梁和路基部分進行了BIM模型的建立。在施工過程中，根據工程進度情況各施工單位實時錄入進度數據，通過BIM平臺形象直觀地展示工程進度情況(如圖4、圖5所示)。本項目實施過程中，工程進度數據錄入量較大，沒有把測量數據有效地挖掘利用，在物聯網迅速發展的今天，可以實現測量儀器與服務器之間的通訊，將測量數據存儲到服務器，實現與BIM模型的信息共享。
3.3工程質量管理
本項目使用試驗數據處理系統、質量檢驗評定管理系統、檔案管理系統實現了對試驗、現場記錄、質量檢測、質量評定的電子化管理。質檢資料全部由各施工單位試驗、施工人員、資料員通過系統生成，并與BIM模型進行了關聯管理，通過BIM平臺可以查詢構件的質檢資料、施工照片等，實現了對工程質量的協同管理，如圖6所示。本項目在施工過程中錄入的數據量較大，隨著物聯網技術、云計算、移動化設備在生活和工作中的應用不斷深入，在施工現場可以將施工現場記錄、檢測記錄、試驗數據等通過手機APP和試驗儀器與服務器實時通訊，解決前端數據采集問題，從而實現記錄、報告的自動生成與管理，節約時間、節約成本。
4結束語
本文研究了基于服務框架總線和路線計算引擎的公路BIM服務框架總線協作平臺的構建方法，BIM模型可動態更新，各業務服務協同工作，解決了信息共享和集成問題。結合公路施工中項目管理的業務管理內容，分析了BIM技術在公路項目管理中各業務范圍的應用，并通過工程實例進行了驗證。隨著互聯網、物聯網技術不斷發展的大數據時代，BIM+物聯網應用于公路施工管理中，為項目管理解決了數據采集自動化和數據共享問題，可降低管理成本，提高工作效率，實現對項目的標準化、信息化、精細化管理。
參考文獻:
［1］甘露．BIM技術在施工項目進度管理中的應用研究［D］．大連:大連理工大學，2014．
［2］張建平，余芳強，趙文忠，等．BIM技術在邢汾高速公路工程建設中的研究和應用［J］．施工技術，2014，43(18):92－96．
［3］向聃．BIM技術在道路橋梁施工管理中的應用研究［J］．湖南交通科技，2017(9):165－170．
［4］楊寶明．基于BIM的造價全過程管理解決方案［J］．工程造價與管理，2014(5):15－19．
［5］王磊．5D－BIM技術在工程管理中的應用［D］．邯鄲:河北工程大學，2017．
［6］匡思羽．基于5D－BIM技術的施工造價管理［J］．建筑經濟與管理，2019(1):176－179．
作者:黃利芒 肖澤林 單位:長沙市公路橋梁建設有限責任公司
