可视、动态、智能……都巴路工程中的整体运维管理新思路

现阶段，BIM技术应用主要集中在建筑工程的设计和施工阶段，在运维管理阶段应用BIM技术的成功案例较少。当前，国内外许多研究学者均开始致力于BIM技术在道路工程运维管理阶段的相关研究。

贺州至巴马高速公路都安至巴马段（简称“都巴路”）是广西公路品质工程示范创建试点项目。在都巴路工程中，BIM技术的应用贯穿全生命周期。本文重点探讨了BIM在道路工程运维管理上的应用，通过BIM在都巴路工程的应用研究，明确了BIM在道路工程运维管理阶段的关键技术要点，为道路工程未来整体运维的发展提供思路。

制约运维管理的瓶颈

发瑞隧道（都安端）场地布置三维浏览图

道路工程的安全运转至关重要，但当前的现状告诉我们，道路工程运维管理还有很长的路要走。在设计和施工中各项技术趋于完善，但在运维管理阶段却举步维艰，运维能力的不足是制约其建设全生命周期的瓶颈。在长期的运维管理实践中，其主要的难点有以下几点——

1.涉及参与方多，工作易脱节。

在道路运维管理中,当前的运维模式是与前期决策、设计、施工阶段分时段开展的。然而,运维管理并不能独立开展工作，需要设计方、施工方及其他部门的共同参与,需要前期工作信息、数据的积累。在道路工程中,桥梁运维管理又涵括了结构安全维护、设备正常运行、日常运营管理,无论是结构方面，如桥梁主体、附属构造物,还是设备系统方面,如通信、通风消防、供配电照明等,抑或是日常运营方面,如桥梁的物业管理和服务管理等，都需要去维护。而前期工作的重要资料、数据，往往无法完整准确地传递给后期的运维管理人员，资料、数据的缺失给运维管理增加了难度，导致运维工作展开困难。

2.信息化程度低，运维效率差。

当前传统运维管理缺乏一个统一集中的平台，各参与方相对独立，“信息孤岛、碎片化”由此而来。信息在传递和组织过程中缺少交互的纽带，运维工作内容及经验无法实现共享，运维效率很差。而道路的监测和管理往往需要多个信息采集系统相配合，一旦出现问题，必须及时进行沟通解决。另外，由于当前传统的运维模式，多是以二维图纸为基础进行后期运维管理工作，导致运维工作达不到可视化要求。特别是对于道路工程中的桥涵，其结构构件的连接处空间关系复杂，二维视图难以查看，故障部位的位置信息无法在三维视图中显示，对构件设备也不能进行实时定位，这对预测桥涵的健康趋势十分不利。

3.工程项目复杂，成本代价高。

道路工程属于大型建筑工程项目，具有体量大、工期紧、工作量大、质量要求高等特点。从道路工程的具体情况来看，在前期的设计和施工过程中，都存在很高难度，特别是在施工阶段，施工条件的不确定性、施工工艺的复杂性、施工周期的时效性等因素，给道路施工带来了不小难度。一个庞大的工程项目所涉及的成本是不可胜计的。在前期的建设过程中投入了大量的财力，后期往往会有所减少，这对道路工程运维管理带来了很大伤害。

4.专业人才缺乏，管理决策弱。

在现阶段的道路工程运维管理中，管理人员根据一些局部数据的统计分析，结合日常管理经验，进行道路工程的维护管理决策。由于结构部件缺乏系统的检测分析，一些存有潜在危险的部件可能未被发现，这给日后道路的正常运行留下了很大安全隐患。而对于新兴的运维管理技术，由于复合型人才的稀缺，导致运维工作脱节，实际工作进度跟不上。

可视、动态、智能的管理

随着BIM技术的引入，可建立三维可视化、面向运维管理的道路信息系统。这种集中统一的信息系统，将还原最真实的道路工程各结构部件，通过模型的整合和信息的汇总，形成道路工程动态的运维管理。BIM在道路工程运维管理上的运用价值具体体现在——

巴马枢纽互通三维模型

盘阳河大桥三维模型

盘阳河大桥细部三维模型

1.三维可视模型建立，多方信息直观展示。

所建立的三维可视模型，将对道路工程进行动态展示，在桥涵中各部件也将通过参数化建模的方式进行设置，其部件的精细化建模带来更直观的视觉效果。在后期运维管理中，管理人员可对构件信息进行全方位的浏览和查看，如设计与施工图纸、技术资料、构件属性、数量清单等。对于桥涵中的病害检查，将病害对象与维修措施进行关联，监测维护信息都将记录在模型信息中，并在三维视图中直观显示，发生故障的构件可以实时定位查看。

人员进出场检查模拟

隧道施工模拟

2.各方虚拟分析管理，提供运维双重支持。

BIM技术可以对现实、资产、空间等进行虚拟，还具备建筑系统分析等技术。在设计阶段可以进行三维的碰撞检查，能够彻底消除硬碰撞、软碰撞，优化工程设计。在施工阶段可以进行进度模拟，以可视化推演的方式进行科学分析呈现。而在运维阶段可以进行应急模拟，在多种场景中进行灾害发生的应急模拟，便于制定防范措施和应急方案。这些虚拟技术给运维管理提供数据和技术的双重支持。

3.物联网收集相结合，信息实时更新反馈。

在运维管理中融合移动互联技术，对道路工程中桥涵的检查信息，可以采用二维码、RFID等电子标志与建立的BIM模型中构件的ID进行挂接，能够有效提高桥涵信息的录入、资料的快速查询。此外，BIM+GIS的集成应用对桥涵的运维管理提供了很大帮助。GIS技术便于桥涵空间数据和属性数据的查询，给管理者提供真实迅捷的信息支持，桥涵的安全状况也能通过GIS技术迅速查获相关信息。

都巴路工程的BIM运用

都巴路工程介绍

路线图

贺州至巴马高速公路是《广西高速公路网规划修编（2010～2020）》“6横7纵8支线”布局方案中的“横3”线，起于中国长寿之乡贺州市，途经贺州、桂林、梧州、来宾、柳州、南宁、河池等7个市，终于世界长寿之乡巴马县。贺巴高速横跨桂东、桂中和桂西3个经济区，全长约480公里，四车道高速公路，设计速度为100km/h，路基宽26m，是广西东西方向、广西中西部地区与我国西部地区互联互通及接受发达东部地区经济辐射的重要通道之一。

基于BIM的全生命周期技术，在贺巴高速都安至巴马段的品质攻关中有着重大意义。项目初步建立了基于BIM技术的施工过程管理平台，主要涉及质量管理、安全管理、进度管理等应用模块，可实时追踪现场施工流程，助推实现施工现场质量安全的指尖掌控，提升了项目的管理品质。

都巴路工程的BIM运用，贯穿于设计、施工、运维整个全生命周期，虽然道路尚处于建设期，运维阶段具体实施BIM的应用点还未涉及，但在整个工程建设中，已经明确提出了建设都巴路全生命周期的规划。

竣工模型管理、设备资产管理

针对目前竣工验收阶段存在的竣工资料多，难以分类管理保存；项目运营期长，资料难以保存久远；资料多为纸质，不易于及时查阅；资料管理的流程和制度不健全，导致管理混乱等问题。通过分类，利用广西路桥云平台储存管理，如将隧道CAD图纸分为平纵面、洞身及路面、洞门、支护结构、设备设施5大部分进行储存管理。通过BIM模型，建立起对应每个设备构件编码，方便查看属性信息以及位置分布。构件信息关联，可追溯性强，通过信息平台大幅度提高运维效率，提高工作绩效。在都巴路工程中，存在众多高架桥、隧道、涵洞、枢纽立交及边坡路基等建设，结合现场实际情况，利用BIM系列软件分别对桥梁隧道的结构、机电、给排水、消防等专业进行BIM信息构建，针对桥梁的实际管理需求，对子系统进行重分类，并进行结构化梳理，形成健全完整的数据库，便于二次利用，为其他相关桥梁维护策略、健康状态评估提供数据依据，满足管理单位不同层级和部门的管理需求。

信息平台+BIM信息构建

远程监控及维修加固

通过传统人工检测技术与BIM+在线监测技术结合互补，进行实时在线监测，海量数据智能运算存储、连续稳定数据输送、及时发现异常情况；不同类型参数综合监测；智能故障诊断；形成了完整的、实时的、有效的道路安全监测系统，很大程度上满足了当前的行业需求问题。例如在巴马西枢纽互通式立交建设中，可关联实验室拌和站，将工程标段工作点与对应的拌和站、施工日志等进行匹配，并对该活动进行信息化管理，将拌和站、施工现场的结果进行联网记载管理，可监督现场工程的安全运行。

信息化协同管理

BIM模型+GIS地理信息

1.BIM+GIS

BIM技术所建的三维立体模型，直观可视，所有数据联动处理。BIM的三维模型数据主要提供结构的几何信息，对各构件高精度计算，属性信息可精细到构件级别，它用于单体建筑优势明显。但BIM技术的宏观模型建模能力较差，用于较大型建筑缺陷过于突出，特别是对于道路工程，由于其体量大、构件多、设计复杂、施工环境多变，仅仅运用BIM技术并不能满足实际需求。在都巴路工程中，基于BIM+GIS建立的道路建设工程管理平台，可对道路工程进行全景展示，便于工作人员更直观了解概况。BIM与GIS的集成，使得工程地理定位信息准确性得以提高，可进行质量安全管理，对重点工程进行分标段、分工区的监控；在空间部署上，可对道路建设准确定位，确定标段信息和构筑物测距情况，收集精确的工程测量信息，数据集成共享将满足管理者远程管理工程的愿望。

2.电子沙盘

电子沙盘主界面

结合BIM+GIS技术，利用都巴路工程的基础地理信息数据，综合运用三维地理信息、物联网、计算机等技术，建设都巴路工程的三维电子沙盘，可以以三维形式展现都巴路的BIM模型及项目区域的地形、地貌等信息，并可在网页端和移动端进行场景漫游、属性查看、空间分析等。

3.路桥云平台

BIM模型中集成了所有建筑构件及施工方案的信息，结合广西路桥云平台以及建筑本身的相关信息，作为一个相对静态的基础数据库，为施工过程中危害因素和危险源识别提供了全面而详尽的信息平台。而施工方案配合进度计划则形成了一个相对动态的基础信息库，通过对施工过程的模拟，找出施工过程中的危险区域、施工空间冲突等安全隐患，提前制定相应安全措施。针对施工中出现的各种安全问题，分别对各分部安全问题进行统计，将各分部当月出现的安全问题以分部分项工程为单位分门别类筛选汇总。例如材料堆放混乱安全隐患、人员操作不规范安全隐患、用电安全隐患等，以表格形式分类汇总表达出施工中的各种安全问题，最后汇总统计。利用移动终端采集现场数据，建立现场质量缺陷数据资料，与BIM模型或图纸及时挂接关联，将问题可视化集成后，通过广西路桥云平台进行质量管控，让管理者对问题的位置及详情准确掌控，及时统计分析，确定纠正措施，保证施工顺利进行。这样也有利于业主对于整个施工过程的质量问题进行透明化、痕迹化、可追溯、闭合型协同管理。同时，通过平台将质量事件生成施工日志，避免繁琐手写施工日志或者写回忆录的情况。

4.BIM+路网管养信息系统

建设基于BIM技术的交通工程建设、运营及养护管理平台，有助于促进交通工程信息化建设，实现建设数据与养护数据的互通，提高交通工程运营养护管理水平，为交通工程全寿命周期信息管理提供全面支持。

在桥梁运营管理中利用BIM技术，可将结构病害、设施损坏、更换的类型、图片、检测时间等信息录入信息模型中，即可实现快速浏览并发现问题；将病害在结构上进行标志，从而更容易发现病害间的联系和病害发生的真正原因；历次的检测数据及结果记录入BIM模型中后，利用信息模型可以追溯病害的发展过程。

5.BIM+智慧交通应用

智慧交通系统是智能交通系统的升级版，即融合了物联网、云计算、大数据、无线传感等先进技术，使人、车、路更加协调，使公共交通服务更加人性化的智慧出行服务系统。基于BIM技术的精细化管理可以改善过去粗放式的管理方式，进而可以在工程运维过程中实现精细管理控制。还可以进行动态维护计划与实时更新数据，有目标地展开运行工作，减少因过度或过少进行维护工作而提升管理成本的可能。依托“BIM+GIS”地理信息系统的应用，构建市县一体化智慧交通管控云平台。整合现有资源，对未来的交通行业发展扩展整合所需的各种硬件、软件、数据，具有弹性的扩展能力，为政府、企业、公众提供地理信息云服务，满足将来不断增大的交通应用需求。

结论

BIM技术的综合应用能有效解决道路工程建设重点领域的突出问题，可实现建设项目全生命期各阶段、多方参与、各专业间的信息共享、协同工作和精细管理；可支持设计、施工与管理一体化，环境、经济、耗能、安全等多方面的分析、模拟，实现项目全方位的预测和控制，促进生产方式变革，也是现代信息化建设中最重要的技术环节。

通过BIM技术在都巴路工程的应用研究，发现BIM用于道路工程运维管理的潜力巨大，BIM在运维管理上仍有大量值得深挖之处。建立BIM协同管理系统能有效提高BIM的应用水平，可以加快推动道路工程全生命周期的建设。BIM作为一项新兴技术，在当前的工程实际中，已经初步展现出它的应用价值，但BIM的发展尚处于典型案例层面，不具有普适性，还需要不断探索深化实践。