現階段，BIM技術應用主要集中在建筑工程的設計和施工階段，在運維管理階段應用BIM技術的成功案例較少。當前，國內外許多研究學者均開始致力于BIM技術在道路工程運維管理階段的相關研究。

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

制約運維管理的瓶頸

發(fā)瑞隧道（都安端）場地布置三維瀏覽圖

道路工程的安全運轉至關重要，但當前的現狀告訴我們，道路工程運維管理還有很長的路要走。在設計和施工中各項技術趨于完善，但在運維管理階段卻舉步維艱，運維能力的不足是制約其建設全生命周期的瓶頸。在長期的運維管理實踐中，其主要的難點有以下幾點——

1.涉及參與方多，工作易脫節(jié)。

在道路運維管理中,當前的運維模式是與前期決策、設計、施工階段分時段開展的。然而,運維管理并不能獨立開展工作，需要設計方、施工方及其他部門的共同參與,需要前期工作信息、數據的積累。在道路工程中,橋梁運維管理又涵括了結構安全維護、設備正常運行、日常運營管理,無論是結構方面，如橋梁主體、附屬構造物,還是設備系統方面,如通信、通風消防、供配電照明等,抑或是日常運營方面,如橋梁的物業(yè)管理和服務管理等，都需要去維護。而前期工作的重要資料、數據，往往無法完整準確地傳遞給后期的運維管理人員，資料、數據的缺失給運維管理增加了難度，導致運維工作展開困難。

2.信息化程度低，運維效率差。

當前傳統運維管理缺乏一個統一集中的平臺，各參與方相對獨立，“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，運維工作內容及經驗無法實現共享，運維效率很差。而道路的監(jiān)測和管理往往需要多個信息采集系統相配合，一旦出現問題，必須及時進行溝通解決。另外，由于當前傳統的運維模式，多是以二維圖紙為基礎進行后期運維管理工作，導致運維工作達不到可視化要求。特別是對于道路工程中的橋涵，其結構構件的連接處空間關系復雜，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，對構件設備也不能進行實時定位，這對預測橋涵的健康趨勢十分不利。

3.工程項目復雜，成本代價高。

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

4.專業(yè)人才缺乏，管理決策弱。

在現階段的道路工程運維管理中，管理人員根據一些局部數據的統計分析，結合日常管理經驗，進行道路工程的維護管理決策。由于結構部件缺乏系統的檢測分析，一些存有潛在危險的部件可能未被發(fā)現，這給日后道路的正常運行留下了很大安全隱患。而對于新興的運維管理技術，由于復合型人才的稀缺，導致運維工作脫節(jié)，實際工作進度跟不上。

可視、動態(tài)、智能的管理

隨著BIM技術的引入，可建立三維可視化、面向運維管理的道路信息系統。這種集中統一的信息系統，將還原最真實的道路工程各結構部件，通過模型的整合和信息的匯總，形成道路工程動態(tài)的運維管理。BIM在道路工程運維管理上的運用價值具體體現在——

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，將對道路工程進行動態(tài)展示，在橋涵中各部件也將通過參數化建模的方式進行設置，其部件的精細化建模帶來更直觀的視覺效果。在后期運維管理中，管理人員可對構件信息進行全方位的瀏覽和查看，如設計與施工圖紙、技術資料、構件屬性、數量清單等。對于橋涵中的病害檢查，將病害對象與維修措施進行關聯，監(jiān)測維護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)生故障的構件可以實時定位查看。

人員進出場檢查模擬

隧道施工模擬

2.各方虛擬分析管理，提供運維雙重支持。

BIM技術可以對現實、資產、空間等進行虛擬，還具備建筑系統分析等技術。在設計階段可以進行三維的碰撞檢查，能夠徹底消除硬碰撞、軟碰撞，優(yōu)化工程設計。在施工階段可以進行進度模擬，以可視化推演的方式進行科學分析呈現。而在運維階段可以進行應急模擬，在多種場景中進行災害發(fā)生的應急模擬，便于制定防范措施和應急方案。這些虛擬技術給運維管理提供數據和技術的雙重支持。

3.物聯網收集相結合，信息實時更新反饋。

在運維管理中融合移動互聯技術，對道路工程中橋涵的檢查信息，可以采用二維碼、RFID等電子標志與建立的BIM模型中構件的ID進行掛接，能夠有效提高橋涵信息的錄入、資料的快速查詢。此外，BIM+GIS的集成應用對橋涵的運維管理提供了很大幫助。GIS技術便于橋涵空間數據和屬性數據的查詢，給管理者提供真實迅捷的信息支持，橋涵的安全狀況也能通過GIS技術迅速查獲相關信息。

都巴路工程的BIM運用

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，途經賀州、桂林、梧州、來賓、柳州、南寧、河池等7個市，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個經濟區(qū)，全長約480公里，四車道高速公路，設計速度為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)互聯互通及接受發(fā)達東部地區(qū)經濟輻射的重要通道之一。

基于BIM的全生命周期技術，在賀巴高速都安至巴馬段的品質攻關中有著重大意義。項目初步建立了基于BIM技術的施工過程管理平臺，主要涉及質量管理、安全管理、進度管理等應用模塊，可實時追蹤現場施工流程，助推實現施工現場質量安全的指尖掌控，提升了項目的管理品質。

都巴路工程的BIM運用，貫穿于設計、施工、運維整個全生命周期，雖然道路尚處于建設期，運維階段具體實施BIM的應用點還未涉及，但在整個工程建設中，已經明確提出了建設都巴路全生命周期的規(guī)劃。

竣工模型管理、設備資產管理

針對目前竣工驗收階段存在的竣工資料多，難以分類管理保存；項目運營期長，資料難以保存久遠；資料多為紙質，不易于及時查閱；資料管理的流程和制度不健全，導致管理混亂等問題。通過分類，利用廣西路橋云平臺儲存管理，如將隧道CAD圖紙分為平縱面、洞身及路面、洞門、支護結構、設備設施5大部分進行儲存管理。通過BIM模型，建立起對應每個設備構件編碼，方便查看屬性信息以及位置分布。構件信息關聯，可追溯性強，通過信息平臺大幅度提高運維效率，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，結合現場實際情況，利用BIM系列軟件分別對橋梁隧道的結構、機電、給排水、消防等專業(yè)進行BIM信息構建，針對橋梁的實際管理需求，對子系統進行重分類，并進行結構化梳理，形成健全完整的數據庫，便于二次利用，為其他相關橋梁維護策略、健康狀態(tài)評估提供數據依據，滿足管理單位不同層級和部門的管理需求。

信息平臺+BIM信息構建

遠程監(jiān)控及維修加固

通過傳統人工檢測技術與BIM+在線監(jiān)測技術結合互補，進行實時在線監(jiān)測，海量數據智能運算存儲、連續(xù)穩(wěn)定數據輸送、及時發(fā)現異常情況；不同類型參數綜合監(jiān)測；智能故障診斷；形成了完整的、實時的、有效的道路安全監(jiān)測系統，很大程度上滿足了當前的行業(yè)需求問題。例如在巴馬西樞紐互通式立交建設中，可關聯實驗室拌和站，將工程標段工作點與對應的拌和站、施工日志等進行匹配，并對該活動進行信息化管理，將拌和站、施工現場的結果進行聯網記載管理，可監(jiān)督現場工程的安全運行。

信息化協同管理

BIM模型+GIS地理信息

1.BIM+GIS

BIM技術所建的三維立體模型，直觀可視，所有數據聯動處理。BIM的三維模型數據主要提供結構的幾何信息，對各構件高精度計算，屬性信息可精細到構件級別，它用于單體建筑優(yōu)勢明顯。但BIM技術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、構件多、設計復雜、施工環(huán)境多變，僅僅運用BIM技術并不能滿足實際需求。在都巴路工程中，基于BIM+GIS建立的道路建設工程管理平臺，可對道路工程進行全景展示，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確性得以提高，可進行質量安全管理，對重點工程進行分標段、分工區(qū)的監(jiān)控；在空間部署上，可對道路建設準確定位，確定標段信息和構筑物測距情況，收集精確的工程測量信息，數據集成共享將滿足管理者遠程管理工程的愿望。

2.電子沙盤

電子沙盤主界面

結合BIM+GIS技術，利用都巴路工程的基礎地理信息數據，綜合運用三維地理信息、物聯網、計算機等技術，建設都巴路工程的三維電子沙盤，可以以三維形式展現都巴路的BIM模型及項目區(qū)域的地形、地貌等信息，并可在網頁端和移動端進行場景漫游、屬性查看、空間分析等。

3.路橋云平臺

BIM模型中集成了所有建筑構件及施工方案的信息，結合廣西路橋云平臺以及建筑本身的相關信息，作為一個相對靜態(tài)的基礎數據庫，為施工過程中危害因素和危險源識別提供了全面而詳盡的信息平臺。而施工方案配合進度計劃則形成了一個相對動態(tài)的基礎信息庫，通過對施工過程的模擬，找出施工過程中的危險區(qū)域、施工空間沖突等安全隱患，提前制定相應安全措施。針對施工中出現的各種安全問題，分別對各分部安全問題進行統計，將各分部當月出現的安全問題以分部分項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出施工中的各種安全問題，最后匯總統計。利用移動終端采集現場數據，建立現場質量缺陷數據資料，與BIM模型或圖紙及時掛接關聯，將問題可視化集成后，通過廣西路橋云平臺進行質量管控，讓管理者對問題的位置及詳情準確掌控，及時統計分析，確定糾正措施，保證施工順利進行。這樣也有利于業(yè)主對于整個施工過程的質量問題進行透明化、痕跡化、可追溯、閉合型協同管理。同時，通過平臺將質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+路網管養(yǎng)信息系統

建設基于BIM技術的交通工程建設、運營及養(yǎng)護管理平臺，有助于促進交通工程信息化建設，實現建設數據與養(yǎng)護數據的互通，提高交通工程運營養(yǎng)護管理水平，為交通工程全壽命周期信息管理提供全面支持。

在橋梁運營管理中利用BIM技術，可將結構病害、設施損壞、更換的類型、圖片、檢測時間等信息錄入信息模型中，即可實現快速瀏覽并發(fā)現問題；將病害在結構上進行標志，從而更容易發(fā)現病害間的聯系和病害發(fā)生的真正原因；歷次的檢測數據及結果記錄入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+智慧交通應用

智慧交通系統是智能交通系統的升級版，即融合了物聯網、云計算、大數據、無線傳感等先進技術，使人、車、路更加協調，使公共交通服務更加人性化的智慧出行服務系統?；贐IM技術的精細化管理可以改善過去粗放式的管理方式，進而可以在工程運維過程中實現精細管理控制。還可以進行動態(tài)維護計劃與實時更新數據，有目標地展開運行工作，減少因過度或過少進行維護工作而提升管理成本的可能。依托“BIM+GIS”地理信息系統的應用，構建市縣一體化智慧交通管控云平臺。整合現有資源，對未來的交通行業(yè)發(fā)展擴展整合所需的各種硬件、軟件、數據，具有彈性的擴展能力，為政府、企業(yè)、公眾提供地理信息云服務，滿足將來不斷增大的交通應用需求。

結論

BIM技術的綜合應用能有效解決道路工程建設重點領域的突出問題，可實現建設項目全生命期各階段、多方參與、各專業(yè)間的信息共享、協同工作和精細管理；可支持設計、施工與管理一體化，環(huán)境、經濟、耗能、安全等多方面的分析、模擬，實現項目全方位的預測和控制，促進生產方式變革，也是現代信息化建設中最重要的技術環(huán)節(jié)。

通過BIM技術在都巴路工程的應用研究，發(fā)現BIM用于道路工程運維管理的潛力巨大，BIM在運維管理上仍有大量值得深挖之處。建立BIM協同管理系統能有效提高BIM的應用水平，可以加快推動道路工程全生命周期的建設。BIM作為一項新興技術，在當前的工程實際中，已經初步展現出它的應用價值，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踐。