BIM技術在雙洮高速公路項目建設中的應用

一、項目背景

貫徹以人民為中心的發展思想，立足高速公路建設數字化管理構架，著眼全方位銜接5G“數字吉林”建設，自雙洮項目啟動伊始，便作為我省高速公路BIM技術 的研發、實施載體，成為推動“數字交通”發展的又一“排頭兵”，立志打造一條真正意義上的數字化高速公路，雙洮高速公路開拓BIM技術研發應用新路徑。

穿越瀚海，相望草原，作為國家高速公路網中大慶至廣州高速公路、雙遼至嫩江聯絡線的雙遼至洮南高速公路，連接著東雙、雙嫩、大廣、松通四條高速公路，雙洮高速公路將成為吉林省西部一條重要的縱向大通道。2017年8月，按照《交通運輸部辦公廳關于推進公路水運工程BIM 技術應用的指導意見》。吉高集團、省交通規劃設計院及參建單位聯合成立課題組，依托雙洮高速公路開展，基于BIM技術的高速公路信息化管理平臺系統開發課題研究，由此建設“數字化高速公路”在我省西部高速公路架構的銜接點上萌發。

二、著眼產業升級，試水BIM效能最大化

BIM，即建筑信息化模型，能夠將工程項目在全壽命周期中所賦予的結構性能、建筑材料、施工工藝、車輛荷載以及與高速公路有關的各種信息集成于一個模型之中，作為大數據載體，展現整個高速公路的全部生命過程，BIM技術作為落實公路水運工程建設全生周期管理理念的重要手段，被賦予了推動整個交通行業進行一次產業升級，實現智慧交通的重責大任。數字可視化、信息集成化、建管智能化，吉高集團在BIM技術的研發、應用領域， 深挖潛能、伸展外延，開拓性地提出了利用物聯網收集數據、利用互聯網傳輸數據、利用BIM模型存儲數據，瞄準5D、大數據、云計算的研發思想，聯合設計單位、施工單位、信息企業、設備廠家，著眼高速公路從數字化到信息化，最終實現智能化。

三、拼裝數字組件，發掘規劃設計先發優勢

雙洮高速公路地處平原地區，橋梁比重低，沒有隧道工程，為嘗試處于開發測試階段的BIM技術搭建了良好的平臺，項目設計伊始，吉高集團即聯合省交通規劃設計院，依托BIM技術進行全面設計，以分項分部工程為依據，對道路、橋梁、互通、涵洞、排水、防護等所有工程結構進行BIM技術建模，將187公里高速公路全部翻譯成BIM模型，并按照1：1比例融入地理信息系統技術GIS平臺，在BIM建模的同時，將幾何尺寸、材料性質、力學指標、工程數量等信息存儲到構件模型之中，通過BIM模型的建立，實現了三維表達的設計成果。

四、“對話”數據采集，實現建設管理現時收益

雙洮項目BIM建設的又一突破，就是將物聯網與高速公路建設管理牢牢綁定在一起，即便遠隔千里，也能通過長有天眼的智能設備，將施工信息借助無線網絡，實時傳送到這個BIM平臺之中。實現工程管理者與設備終端“對話交流”，大地上隆隆的智能機器填筑著實體工程，平臺上清晰的BIM模型在GIS系統中一塊塊的生成和填充，安裝有GPS的智能壓路機，通過GPS定位將路基填筑壓實的起點位置、終點位置以及填筑厚度、壓實遍數、行進速度、激振力等壓實數據，通過4G網絡實時的傳輸到BIM平臺之中，平臺根據互聯網傳輸的數據生產BIM模型塊，填充到BIM模型中，當壓實遍數、行進速度、填筑厚度超過容許規定值時系統自動報警，通過智能化過程控制，使以往難以解決的超厚填筑、壓實度不夠常見問題，從根本上得到了嚴控，智能鉆樁設備，通過GPS定位和傳感器這些物聯網設備，對鉆孔樁位坐標、垂直角度、進尺深度的數據，以厘米級精度實時采集，通過4G網絡傳輸到BIM平臺之中，平臺根據互聯網傳輸的數據生產BIM模型，并與平臺的理論BIM模型對比，如不吻合，則預警提示，接下來，智能張拉、智能拌合站、智能攤鋪機、數控鋼筋加工設備都將在這里一展身手，配有計重傳感器、溫度、時間傳感器等物聯網設備的智能拌合站，通過4G網絡，將單質材料的實際用量、拌合時間、拌合溫度傳輸到BIM平臺之中，同時，BIM平臺通過互聯網調取實驗室數據，對于配合比、拌合溫度、拌合時間等生產過程進行實時跟蹤和有效控制。智能攤鋪機，將GNSS基站發送的差分信號和激光發射器發射的高程信息進行處理解算，實現了實時的GNSS平面厘米級和高程毫米級定位，提高平整度，實現無樁化、數字化、精準化施工，在這個過程中，建設管理部門可以通過BIM模型進行施工組織設計、質量安全控制和進度管理，同時可以利用信息管理軟件，對計量支付、設計變更、檔案管理、實驗計算、質量安全監督等環節進行遠程信息化管理，設計為我們提供了基于BIM技術的三維、立體，并承載了設計信息的模型、各種智能的物聯網設備又將施工信息形象立體的記錄在這個與實體高速公路同壽命周期并以BIM技術建立的高速公路信息模型之中，BIM、互聯網、物聯網的有效融合，實現了對雙洮高速公路工程質量的嚴格把控和建設信息數據的動態存儲。

五、實現“吞吐”信息，發展不假他人之手

雙洮高速公路基于《BIM技術的高速公路信息化管理平臺系統開發》課題研究，全方位發掘BIM、物聯網、5g技術空間搭建了一個高速公路從設計建設到運營的全壽命周期的大數據載體。BIM技術的可視化，模型可以形象立體的存儲設計、施工、運營養護，以及物流、車流、人流等，與高速公路全生命周期當中所產生的一切信息，同時這些信息經過檢索與加工，又能從模型中“吐出”。實現規劃、設計、施工、養護等信息的可追溯，可以說，其自身可“吞吐”數據信息的能力。才是我們挖掘BIM技術的最為寶貴的資源。利用BIM建設的“數字高速公路”信息模型當我們剖開路基某一斷面就可以讀取出這個斷面的路基寬度、填高、橫坡等幾何尺寸。以及施工單位、施工時間、軟基處理厚度，各層填料的CBR值、壓實度、含水量、分層填筑厚度等等一切施工信息，同樣我們選擇一個橋墩構件，馬上就可以知道水泥鋼筋的生產廠家、標號、沙石、水泥的用量、配合比、混凝土的塌落度、施工溫度等一系列信息。此時利用BIM技術建設的高速公路除了展現我們面前一條實體的高速公路體外同時又展現在我們面前一條以大數據為元素、三維立體、承載著大量信息的高速公路模型。這個模型就如同完全由數據堆積而成利用BIM技術建設的高速公路僅僅是BIM技術應用的發端。運營、養護則是BIM技術應用的接續。下面讓我們瞄準5G時代體會一下我們所建立的高速公路BIM模型在未來高速公路運營、養護中所展示的神力。未來高速公路行駛的將全部是自動駕駛汽車，指路標志牌，安全護欄已失去了存在的意義，高速公路兩側會僅剩下輪廓標，輪廓標上將安裝發射及接收裝置。一些發射裝置將隨時為汽車提供諸如路況、位置、周圍環境等一切對駕駛人員想知道的信息。彼此同時接收裝置所收集的諸如車型、車號、車速、荷載、單軸重等汽車。信息通過5g傳輸存儲到我們高速公路BIM模型之中，我們的高速公路BIM模型從設計到建設再到運營，其數據信息不斷地在充實，不斷地在積累只要這條實體的高速公路存在BIM型所承載的數據就會逐漸的增加。這一過程會貫穿于這條高速公路的全壽命周期。從存儲的設計信息中我們可以知道各部位的結構力學參數、結構強度參數、安全系數儲備等信息。從存儲的施工信息中，我們可以知道所用材料性能、設備、工藝及外部施工環境信息。從存儲的運營信息中，我們可以荷載作用以及自然環境信息這些是我們確定預防性養護的基礎。我們可以借助BIM所具有的模擬性，模擬出道路的使用狀況，從而作出預先判斷確定養護方案，實現真正意義上的高速公路預防性養護。利用BIM技術進行高速公路的建設、運營及養護。通過5G實現的互聯互通，建設“數字化高速公路”。最終利用“大數據”、“云計算”達到真正意義的“智慧交通”，才是我們研發BIM技術在高速公路應用的實際意義。

六、總結

我們目前只是從高速公路設計、建設、運營這三個階段利用BIM模型對高速公路數字化所做的工作。這僅僅是數字化高速公路的一部分，有了這個基礎，在這個數據共享的時代。我們就可以通過大數據和云計算來補充豐富我們這個模型。試想一下我們可以通過高速公路收費信息系統，提取出是誰在駕駛著這輛汽車，可以通過傳感器知道車上乘坐多少人。我們可以通過物流信息系統知道車上的貨物種類、數量及物流走向。我們可以通過服務區服務信息系統了解到乘車人員休息、購物情況，只要我們想知道，我們就能知道這其中的一切，這就是大數據的共享。什么樣的交通才能稱為智慧交通我不能完全想象出來，我想也沒有人能夠下一個準確的定義，然而，萬事萬物要相聚有智慧都離不開信息和信息的交流可以說沒有信息、信息的交流就不可能產生智慧，而“建筑信息模型BIM”為我們提供的信息和信息交流的平臺，給我們實現真正的智能交通提供了可能。我們可以這樣暢想未來的下一步我們可以把我省高速公路乃至全國的高速公路，都建成這樣的模型放在我們這個平臺之上形成大地上的高速公路實體網和平臺上高速公路BIM模型網，這兩張網，將在同壽命周期內同步建設、同步運營、同步管理、實時共享，在這個大數據共享的時代成千上萬臺電腦連接成了一片片電腦。這一片片電腦云會在這張BIM模型網上飄忽。我們可以乘著這朵朵的白云，摘取我們所需要的信息。填充到我們高速公路信息模型網中。這張數字化高速公路BIM模型網將在全壽命周期內對信息不斷收集和積累，它就像一個歷史的長河記載著我們人類對高速公路建設的歷史。這樣的數字化高速公路模型網必將蘊涵著無窮無盡的能量，它將是我們留給后人十分珍貴的數據寶藏，它所蘊含的能量將在我們未來的世界中不斷的獲取、不斷的釋放。保持功成不必在我的初心，推動干事創業，堅守功成必定有我的擔當，無愧人民世界，雙洮項目BIM技術課題在打造一條實體高速公路的同時，同步建設了一條數字化高速公路。于今日積累能量，于未來是放動能。我們期待著，循著這一項目，打開“智慧交通之窗”，扣響“數字吉林”之門。