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Bentley數(shù)字孿生技術(shù)提升公路品質(zhì)工程建設(shè)

2020-08-20 來源：廣西交通設(shè)計集團有限公司，廣西 南寧 530029 作者：梁 才
本文摘要：以Bentley數(shù)字孿生技術(shù)為代表的數(shù)字化技術(shù)研究和應(yīng)用，將提高項目建設(shè)的設(shè)計、施工、運維管理的水平，成為公路品質(zhì)工程建設(shè)的重要抓手。
　　摘要：數(shù)字化技術(shù)作為工程建設(shè)行業(yè)供給側(cè)改革的一項重要技術(shù)，是實現(xiàn)公路品質(zhì)工程“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”發(fā)展的重要途徑，以Bentley數(shù)字孿生技術(shù)為代表的數(shù)字化技術(shù)研究和應(yīng)用，將提高項目建設(shè)的設(shè)計、施工、運維管理的水平，成為公路品質(zhì)工程建設(shè)的重要抓手。本文以在建的都安至巴馬高速公路應(yīng)用為例，基于Bentley數(shù)字孿生技術(shù)從勘察設(shè)計、建設(shè)過程管理以及數(shù)字化運維三個方面提出了應(yīng)用工程數(shù)字化技術(shù)提升公路品質(zhì)工程的思路和具體舉措，并闡述了數(shù)字化公路品質(zhì)工程建設(shè)保障措施，為公路工程建設(shè)各相關(guān)企業(yè)實現(xiàn)工程數(shù)字化落地應(yīng)用并推動公路品質(zhì)工程建設(shè)提供了解決方案。
 
　　關(guān)鍵詞：公路；工程數(shù)字化；BIM；品質(zhì)工程
 
　　中圖分類號：U4-9文獻標(biāo)志碼：A

　　1引言
 
　　“品質(zhì)工程”新理念是2015年提出并于2016年12月由交通運輸部正式發(fā)布實施的。品質(zhì)工程建設(shè)以五大新發(fā)展理念為基礎(chǔ)，這與工程數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展理念一致的。工程數(shù)字化技術(shù)作為工程建設(shè)行業(yè)供給側(cè)改革的一項重要技術(shù)，是交通工程建設(shè)管理的一項重要抓手，其推廣應(yīng)用將有效提高工程項目建設(shè)的設(shè)計、施工、運維管理的水平，對于提升公路工程設(shè)計和建造各環(huán)節(jié)的品質(zhì)具有重要作用。數(shù)字孿生技術(shù)作為工程數(shù)字化大數(shù)據(jù)的重要基礎(chǔ)，對于推動區(qū)域數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展，促進北部灣經(jīng)濟區(qū)融合發(fā)展也具有重要意義。
 
　　Bentley作為基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)設(shè)計、施工和運營全球領(lǐng)先綜合軟件解決方案提供商，在道路、橋涵、隧道、建筑、鋼結(jié)構(gòu)、可視化等方面提供了完善的專業(yè)化軟件及統(tǒng)一的數(shù)據(jù)架構(gòu)支持，解決方案包括用于信息建模的MicroStation基礎(chǔ)平臺、用于交付集成項目的ProjectWise協(xié)作服務(wù)、用于實現(xiàn)智能基礎(chǔ)設(shè)施的AssetWise運營服務(wù)等。Bentley推出的iTwin?Services，即面向基礎(chǔ)設(shè)施工程（工程數(shù)字孿生模型）和資產(chǎn)（性能數(shù)字孿生模型）的數(shù)字孿生模型云服務(wù)，可以使基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字孿生模型可靠地同步反映資產(chǎn)的物理現(xiàn)實及其工程數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)的流通、復(fù)用過程中真正發(fā)揮工程數(shù)據(jù)的價值，從而減少傳統(tǒng)方式數(shù)據(jù)和信息傳遞不暢帶來的一系列問題，提升公路品質(zhì)工程建設(shè)。
 
　　2Bentley數(shù)字孿生技術(shù)在都安至巴馬高速公路品質(zhì)工程建設(shè)中的應(yīng)用
 
　　2.1項目背景
 
　　都安至巴馬高速公路是廣西實施“縣縣通高速”的重點項目，廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃“橫三”的重要組成部分。項目貫穿桂林國際旅游勝地、巴馬長壽養(yǎng)生國際旅游區(qū)，是廣西東西向重要的公路通道之一，也是廣西中西部地區(qū)及我國西部地區(qū)接受發(fā)達東部地區(qū)經(jīng)濟輻射的重要通道。項目主線全長119.4km，設(shè)置互通式立交7處，由于地處喀斯特巖溶地帶，山體自然坡度陡，地下河密布，地質(zhì)條件復(fù)雜，橋隧比例高（47%），長隧道、高墩斜彎橋較多，是廣西建設(shè)難度最大的高速公路項目之一。
 
　　為了提升項目設(shè)計和建設(shè)管理水平，都安至巴馬高速公路已列為廣西公路水運工程首批BIM技術(shù)應(yīng)用示范項目，并且已完成項目數(shù)字化應(yīng)用策劃、方案設(shè)計和施工圖設(shè)計各階段數(shù)字化應(yīng)用，并已在施工階段開展基于數(shù)字孿生模型的項目建設(shè)管理。項目基于Bentley數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用對提高設(shè)計和施工過程管控積累了一定的經(jīng)驗，成果將進一步為后期項目運營管理提供必要的數(shù)據(jù)支撐，進而打造項目全生命周期數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用示范，建設(shè)公路品質(zhì)工程示范項目。
 
　　2.2三維數(shù)字化設(shè)計提升公路勘察設(shè)計品質(zhì)
 
　　項目設(shè)計前期的設(shè)計成果是影響整個項目投資和施工質(zhì)量的關(guān)鍵，項目的前期決策和設(shè)計階段對項目的成本控制能力也是最大的。利用工程數(shù)字化技術(shù)在項目勘察設(shè)計階段做好充分的工作，盡量減少施工和后期運營中存在問題，對整個項目品質(zhì)提升能起到關(guān)鍵作用。
 
　　2.1.1三維數(shù)字化勘測提高勘測效率和精度
 
　　傳統(tǒng)的公路項目路線長,勘測精度要求更高、時間要求更緊，常常出現(xiàn)勘察深度不足，勘測誤差較大而導(dǎo)致設(shè)計變更。要提高公路項目勘測的管理水平和作業(yè)的現(xiàn)代化水平，需要采用新的勘察技術(shù)手段。隨著無人機傾斜攝影以及機載激光雷達測量技術(shù)的城市，數(shù)字化勘察已經(jīng)成為一種高效的測量手段。項目將無人機測繪得到的三維地形結(jié)合Bentley數(shù)字孿生模型技術(shù)進行全線三維實景建模，并建立三維地質(zhì)模型，實現(xiàn)對公路沿線地貌和地質(zhì)情況的全方位數(shù)字集成管理，為實現(xiàn)公路勘測技術(shù)的數(shù)字化、信息化、自動化和智能化發(fā)展提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
 
　　圖1項目航測高精度DEM地模
 
　　2.1.2三維方案設(shè)計提高方案分析和決策能力
 
　　方案設(shè)計對整個項目的投資和后期實施影響最為深遠，其中一個重要問題就是如何選擇合理的道路線形，既要保證線形的美觀及與環(huán)境的匹配性，又要符合地質(zhì)要求，并盡量降低工程造價。在使用傳統(tǒng)CAD技術(shù)進行設(shè)計時，難以綜合處理如此復(fù)雜的問題，常常碰到考慮因素不足而導(dǎo)致線型設(shè)計不完全合理，即使前期發(fā)現(xiàn)并及時設(shè)計調(diào)整也對后續(xù)其他專業(yè)的修改工作量大。而Bentley數(shù)字孿生模型具有完整的工程信息，能夠準(zhǔn)確地、真實地表現(xiàn)工程設(shè)計對象，并且具有在真實三維空間環(huán)境下的計算分析能力，利用三維GIS能建立具有地質(zhì)信息的空間地形信息模型，因此，結(jié)合Bentley的詳細數(shù)字模型和GIS技術(shù)，利用其優(yōu)秀的表現(xiàn)能力和計算分析能力，可以較好解決道路線形的選擇及評價優(yōu)化。可以通過應(yīng)用數(shù)字模型對公路路線、橋梁、隧道、景觀和附屬等設(shè)計方案進行多角度、多方面的對比和分析，以保證設(shè)計方案的安全、經(jīng)濟、美觀、實用。
 
　　圖2搜索布路線設(shè)走廊帶
 
　　2.1.3基于ProjectWise的協(xié)同設(shè)計減少對接不暢導(dǎo)致的質(zhì)量問題
 
　　傳統(tǒng)設(shè)計過程中信息傳遞的丟失、滯后是導(dǎo)致設(shè)計質(zhì)量問題的一大因素。基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過Bentley平臺搭設(shè)云服務(wù)器、應(yīng)用終端、移動工作站、圖形工作站、手持移動終端等設(shè)備構(gòu)建數(shù)字化模型云平臺協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)，可以使不同專業(yè)的設(shè)計人員基于同一個模型和平臺開展工作，實現(xiàn)高效和實時的信息對接。項目使用基于ProjectWise協(xié)同平臺開展各專業(yè)設(shè)計人員的三維設(shè)計和協(xié)同，不僅完整地覆蓋所有設(shè)計專業(yè)，同時貫穿建設(shè)項目設(shè)計的全過程，能保證信息的實時傳遞和無縫對接，提高設(shè)計信息流轉(zhuǎn)效率。

　　圖3基于ProjectWise的協(xié)同設(shè)計管理
 
　　2.1.4三維設(shè)計校審減少設(shè)計錯漏碰缺
 
　　在設(shè)計過程中基于Bentley數(shù)字孿生模型進行設(shè)計校審以及三維協(xié)同會簽評審，可以實現(xiàn)校審流程的數(shù)字化管理，保證校審過程的全信息記錄和傳達。在施工圖的詳細設(shè)計階段，還可以采用基于數(shù)字技術(shù)的三維可視化、碰撞檢查、4D施工模擬等技術(shù)手段，幫助深化設(shè)計人員及時發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計碰撞、凈空不足等問題，減少現(xiàn)場返工次數(shù)，從而有效減少資源浪費，并且快速統(tǒng)計工程量，減少建設(shè)資源浪費，提高設(shè)計質(zhì)量。
 
　　圖4互通排水碰撞檢測
 
　　2.2建設(shè)過程數(shù)字化管理
 
　　傳統(tǒng)的施工管理過程中暴露出來的由于圖紙問題和進度計劃調(diào)整等原因，致使出現(xiàn)項目不能及時完工、資源需求計劃不準(zhǔn)確、工程二次返工、成本管理混亂等問題，主要是因為管理人員通過二維數(shù)據(jù)傳遞，依靠經(jīng)驗進行交流與管理。本項目基于Bentley數(shù)字孿生技術(shù)對項目建設(shè)過程進行精細化管理，有效地提高成本和質(zhì)量等工程項目水平，并為進一步延伸推廣到項目全生命周期管理提供了數(shù)字資料基礎(chǔ)。
 
　　2.2.1數(shù)字化技術(shù)提高施工仿真和優(yōu)化效率
 
　　采用Bentley數(shù)字孿生對公路建設(shè)進行仿真模擬，相比傳統(tǒng)的方式，可以模擬更加真實的地理和地質(zhì)環(huán)境，基于數(shù)字孿生技術(shù)對重要節(jié)點的主要施工工藝進行虛擬建造仿真模擬，可以對真實建造過程中潛在的問題進行提前預(yù)判并在設(shè)計前期進行優(yōu)化，從而減少后期施工中可能發(fā)生的隱患。本項目通過三維數(shù)字化技術(shù)對隧道洞口布置、預(yù)制梁廠、場景加工場、取棄土場等進行了空間布置模擬，實現(xiàn)在真實環(huán)境下對施工場地的合理規(guī)劃和集成化管理，為減少施工用地、實現(xiàn)現(xiàn)場運輸?shù)缆吠〞程峁┝擞辛ΡＵ稀?/div>
 
　　圖5項目施工場地布置優(yōu)化
 
　　2.2.2Bentley數(shù)字孿生同步管理提高施工過程的資源管控
 
　　由于項目規(guī)模大，施工過程中設(shè)計的參與方眾多，建設(shè)過程會產(chǎn)地大量的文檔和資料。傳統(tǒng)的施工過程管理基于紙質(zhì)文檔或者在線辦公管理系統(tǒng)，管理的文檔和資源無法和實際工程項目形成有效的關(guān)聯(lián)，常常導(dǎo)致管理的資料與實際工程不匹配，出現(xiàn)數(shù)據(jù)篡改以及不真實的數(shù)據(jù)；施工物料的統(tǒng)籌管控力度不足，難以形成最優(yōu)的物料和場地規(guī)劃管理；施工計劃方案變更等信息難以及傳遞到各個崗位，無法通過三維可視化進行直觀展示等。項目施工過程中，施工方基于數(shù)字孿生模型對整個施工過程中的質(zhì)量、進度、安全、成本等的全過程管控，使施工過程的資源管理與數(shù)字模型進行實施關(guān)聯(lián)，通過Bentley數(shù)字孿生可以實時同步反應(yīng)工程的運行狀態(tài)，提前預(yù)判實際工程可能出現(xiàn)的各種狀態(tài)，并且追溯各種質(zhì)量問題以及資金流情況，從而有效提高施工過程的資源管控。
 
　　圖6基于數(shù)字孿生模型的項目施工過程管理
 
　　2.2.3數(shù)字化交付提升項目竣工交付成果
 
　　在項目竣工交付階段，基于數(shù)字化的交付成果進行項目施工質(zhì)量復(fù)核，并基于Bentley數(shù)字孿生模型實時反應(yīng)的工程建設(shè)成果開展竣工結(jié)算，提高項目竣工結(jié)算的效率和準(zhǔn)確性。基于數(shù)字化的竣工交付成果，可以提供項目設(shè)計和施工全過程的統(tǒng)一信息和數(shù)據(jù)庫，并準(zhǔn)確實時地反應(yīng)在數(shù)字孿生模型上，為業(yè)主后期運維提供更加豐富和可靠的信息。
 
　　2.3基于數(shù)字孿生技術(shù)的智能基礎(chǔ)設(shè)施運維管理
 
　　通常公路項目的運維階段的信息量非常大，管理工作復(fù)雜。傳統(tǒng)的管理方式主要是人工管理，缺乏高效的資料存儲和查詢機制，常常造成資料缺失、傳遞不及時、查找和分析不方便等，無法對資料進行統(tǒng)一和高效的管理。而采用基于Bentley技術(shù)在項目建設(shè)中建立的工程數(shù)字孿生模型和性能數(shù)字孿生模型，可以有效組織并管理項目建設(shè)全過程數(shù)據(jù)，使建設(shè)過程的資料進行集中分類存儲并與模型互聯(lián)，通過數(shù)據(jù)存儲機制保留建設(shè)過程中產(chǎn)生的海量資料，并追蹤資料存儲位置和資料變更過程，采用計算機檢索技術(shù)對資料進行快捷查找，在三維模擬環(huán)境中通過“績效數(shù)字孿生模型”查詢各種資產(chǎn)組件的健康狀況。
 
　　進一步通過將三維數(shù)字孿生模型與三維GIS、物聯(lián)網(wǎng)以及交通運輸綜合大數(shù)據(jù)結(jié)合起來，利用移動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供道路交通設(shè)施狀態(tài)、公路環(huán)境氣象狀況等數(shù)據(jù)，形成基于數(shù)字孿生技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)字化資產(chǎn)和運維管理系統(tǒng)。接入到項目建設(shè)單位的養(yǎng)護大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)養(yǎng)護大數(shù)據(jù)的統(tǒng)一平臺存儲、管理、交換共享、分析和應(yīng)用集成，為養(yǎng)護決策部門提供決策依據(jù)，提升養(yǎng)護決策的科學(xué)性和合理性。
 
　　圖7基于數(shù)字模型和大數(shù)據(jù)的項目運維管理
 
　　2.3項目數(shù)字化品質(zhì)工程建設(shè)保障措施
 
　　2.3.1加強組織領(lǐng)導(dǎo)，組建數(shù)字化實施團隊
 
　　由于項目建設(shè)以及數(shù)字化實施過程中涉及的參與方較多，為統(tǒng)一管理安排、規(guī)范各參與方實施標(biāo)準(zhǔn)和流程，實現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)在本項目全生命周期中集成應(yīng)用，有必要在項目設(shè)計前期開始定一個切實可行的方案，確立工程數(shù)字化組織實施團隊。本項目在設(shè)計前期編制了項目《品質(zhì)工程創(chuàng)建示范項目實施方案》和《工程數(shù)字化技術(shù)在設(shè)計、施工、運維階段全壽命周期過程的探索應(yīng)用攻關(guān)行動實施方案》以及相應(yīng)的實施方案，成立了工程數(shù)字化組織實施團隊，并從設(shè)計前期開始協(xié)調(diào)管理整個工程參與單位的數(shù)字化協(xié)同平臺建立、實施等一系列工作，明確了各組織機構(gòu)的責(zé)任和目標(biāo)，以確保數(shù)字化應(yīng)用統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)工作。
 
　　2.3.2專項資金保障
 
　　項目將采用工程數(shù)字化技術(shù)增加的工程造價計入項目建設(shè)成本，安排數(shù)字化應(yīng)用專項財政資金，納入信息化建設(shè)費用。用于工程技術(shù)人才培養(yǎng)、三維數(shù)字化系統(tǒng)管理平臺的建設(shè)、正常運行和后期升級改造。
 
　　2.3.3建立實施流程和標(biāo)準(zhǔn)
 
　　在項目前期制定了統(tǒng)一的工作流程和標(biāo)準(zhǔn)，對項目的數(shù)字化應(yīng)用進行整體的管理和控制，明確數(shù)字化應(yīng)用點與各主要階段工程數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的工作內(nèi)容。編制了項目《三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計規(guī)程》，制定項目級三維數(shù)字化應(yīng)用實施標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)和規(guī)范該項目各參與方在實施過程中的模型命名、權(quán)限設(shè)定、對象參數(shù)化、協(xié)同設(shè)計、模型應(yīng)用、模型深化等技術(shù)方法及流程，提高項目各參與方的實施效率。
 
　　圖8項目模型文件命名和組裝原則
 
　　2.3.4建立工程數(shù)字化成果審查機制
 
　　由項目品質(zhì)工程建設(shè)攻關(guān)行動組組織對各階段各參與方的三維數(shù)字模型成果進行審查，主要工作內(nèi)容包括模型與圖紙的一致性，模型的創(chuàng)建是否滿足相關(guān)國家BIM標(biāo)準(zhǔn)，并完成項目數(shù)字成果審查表并提交給相關(guān)單位進行整改，整改完后再進行復(fù)審，直至意見處理完畢。
 
　　3小結(jié)
 
　　品質(zhì)工程是公路建設(shè)工作者在今后長時間內(nèi)需要不斷努力并長期發(fā)展的工作方向，而加強技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，提升項目勘察設(shè)計過程的科技含量，是實現(xiàn)品質(zhì)工程的重要途徑。以Bentley數(shù)字孿生代表的數(shù)字化技術(shù)研究和應(yīng)用，將成為公路品質(zhì)工程建設(shè)的重要抓手。本文以在建的都安至巴馬高速公路為例，對于在公路項目建設(shè)中如何利用數(shù)字化技術(shù)來解決設(shè)計和施工過程中現(xiàn)存的問題，提高公路工程建設(shè)品質(zhì)，促進項目建、管、養(yǎng)的一體化提供了指導(dǎo)意義。工程數(shù)字化這種新的理論、技術(shù)和管理模式在不久的將來一定會對整個交通行業(yè)的生產(chǎn)方式產(chǎn)生重大影響，驅(qū)動公路項目建設(shè)以及整個行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。
 
　　參考文獻：
 
　　[1]BuildingInformationModeling(BIM)forTransportandMainRoads,DepartmentofTransportandMainRoads(QueenslandGovernment).2017.5
 
　　[2]梁才,覃延春.BIM技術(shù)在公路方案設(shè)計中的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）,2018.03
 
　　[3]張磊.建管養(yǎng)一體化數(shù)字高速.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2011(S1)
 
　　[4]ZhangJianping,HuZhenzhong.BIM-and-4D-basedintegratedsolutionofanalysisandmanagementforconflictsandstructuralsafetyproblemsduringconstruction:1.principlesandmethodologies[J].AutomationinConstruction,2011
 
　　[5]MoZhou,XianjunHou,LinzhenNie.Studyon3Dhighwaydigitalmodelfordrivingsimulators,TransportationResearchPartF:TrafficPsychologyandBehaviour,Inpress,correctedproof,Availableonline30July2018
 
　　[6]BharathwajSankaran,GuillermoNevett,WilliamJ.O'Brien,PaulM.Goodrum,JoshuaJohnson.CivilIntegratedManagement:Empiricalstudyofdigitalpracticesinhighwayprojectdeliveryandassetmanagement[J];CivilIntegratedManagement:Empiricalstudyofdigitalpracticesinhighwayprojectdeliveryandassetmanagement
 
 

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廣西交通設(shè)計集團有限公司，廣西 南寧 530029

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　　1引言
 
　　“品質(zhì)工程”新理念是2015年提出并于2016年12月由交通運輸部正式發(fā)布實施的。品質(zhì)工程建設(shè)以五大新發(fā)展理念為基礎(chǔ)，這與工程數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展理念一致的。工程數(shù)字化技術(shù)作為工程建設(shè)行業(yè)供給側(cè)改革的一項重要技術(shù)，是交通工程建設(shè)管理的一項重要抓手，其推廣應(yīng)用將有效提高工程項目建設(shè)的設(shè)計、施工、運維管理的水平，對于提升公路工程設(shè)計和建造各環(huán)節(jié)的品質(zhì)具有重要作用。數(shù)字孿生技術(shù)作為工程數(shù)字化大數(shù)據(jù)的重要基礎(chǔ)，對于推動區(qū)域數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展，促進北部灣經(jīng)濟區(qū)融合發(fā)展也具有重要意義。
 
　　Bentley作為基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)設(shè)計、施工和運營全球領(lǐng)先綜合軟件解決方案提供商，在道路、橋涵、隧道、建筑、鋼結(jié)構(gòu)、可視化等方面提供了完善的專業(yè)化軟件及統(tǒng)一的數(shù)據(jù)架構(gòu)支持，解決方案包括用于信息建模的MicroStation基礎(chǔ)平臺、用于交付集成項目的ProjectWise協(xié)作服務(wù)、用于實現(xiàn)智能基礎(chǔ)設(shè)施的AssetWise運營服務(wù)等。Bentley推出的iTwin?Services，即面向基礎(chǔ)設(shè)施工程（工程數(shù)字孿生模型）和資產(chǎn)（性能數(shù)字孿生模型）的數(shù)字孿生模型云服務(wù)，可以使基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字孿生模型可靠地同步反映資產(chǎn)的物理現(xiàn)實及其工程數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)的流通、復(fù)用過程中真正發(fā)揮工程數(shù)據(jù)的價值，從而減少傳統(tǒng)方式數(shù)據(jù)和信息傳遞不暢帶來的一系列問題，提升公路品質(zhì)工程建設(shè)。
 
　　2Bentley數(shù)字孿生技術(shù)在都安至巴馬高速公路品質(zhì)工程建設(shè)中的應(yīng)用
 
　　2.1項目背景
 
　　都安至巴馬高速公路是廣西實施“縣縣通高速”的重點項目，廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃“橫三”的重要組成部分。項目貫穿桂林國際旅游勝地、巴馬長壽養(yǎng)生國際旅游區(qū)，是廣西東西向重要的公路通道之一，也是廣西中西部地區(qū)及我國西部地區(qū)接受發(fā)達東部地區(qū)經(jīng)濟輻射的重要通道。項目主線全長119.4km，設(shè)置互通式立交7處，由于地處喀斯特巖溶地帶，山體自然坡度陡，地下河密布，地質(zhì)條件復(fù)雜，橋隧比例高（47%），長隧道、高墩斜彎橋較多，是廣西建設(shè)難度最大的高速公路項目之一。
 
　　為了提升項目設(shè)計和建設(shè)管理水平，都安至巴馬高速公路已列為廣西公路水運工程首批BIM技術(shù)應(yīng)用示范項目，并且已完成項目數(shù)字化應(yīng)用策劃、方案設(shè)計和施工圖設(shè)計各階段數(shù)字化應(yīng)用，并已在施工階段開展基于數(shù)字孿生模型的項目建設(shè)管理。項目基于Bentley數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用對提高設(shè)計和施工過程管控積累了一定的經(jīng)驗，成果將進一步為后期項目運營管理提供必要的數(shù)據(jù)支撐，進而打造項目全生命周期數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用示范，建設(shè)公路品質(zhì)工程示范項目。
 
　　2.2三維數(shù)字化設(shè)計提升公路勘察設(shè)計品質(zhì)
 
　　項目設(shè)計前期的設(shè)計成果是影響整個項目投資和施工質(zhì)量的關(guān)鍵，項目的前期決策和設(shè)計階段對項目的成本控制能力也是最大的。利用工程數(shù)字化技術(shù)在項目勘察設(shè)計階段做好充分的工作，盡量減少施工和后期運營中存在問題，對整個項目品質(zhì)提升能起到關(guān)鍵作用。
 
　　2.1.1三維數(shù)字化勘測提高勘測效率和精度
 
　　傳統(tǒng)的公路項目路線長,勘測精度要求更高、時間要求更緊，常常出現(xiàn)勘察深度不足，勘測誤差較大而導(dǎo)致設(shè)計變更。要提高公路項目勘測的管理水平和作業(yè)的現(xiàn)代化水平，需要采用新的勘察技術(shù)手段。隨著無人機傾斜攝影以及機載激光雷達測量技術(shù)的城市，數(shù)字化勘察已經(jīng)成為一種高效的測量手段。項目將無人機測繪得到的三維地形結(jié)合Bentley數(shù)字孿生模型技術(shù)進行全線三維實景建模，并建立三維地質(zhì)模型，實現(xiàn)對公路沿線地貌和地質(zhì)情況的全方位數(shù)字集成管理，為實現(xiàn)公路勘測技術(shù)的數(shù)字化、信息化、自動化和智能化發(fā)展提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
 
　　圖1項目航測高精度DEM地模
 
　　2.1.2三維方案設(shè)計提高方案分析和決策能力
 
　　方案設(shè)計對整個項目的投資和后期實施影響最為深遠，其中一個重要問題就是如何選擇合理的道路線形，既要保證線形的美觀及與環(huán)境的匹配性，又要符合地質(zhì)要求，并盡量降低工程造價。在使用傳統(tǒng)CAD技術(shù)進行設(shè)計時，難以綜合處理如此復(fù)雜的問題，常常碰到考慮因素不足而導(dǎo)致線型設(shè)計不完全合理，即使前期發(fā)現(xiàn)并及時設(shè)計調(diào)整也對后續(xù)其他專業(yè)的修改工作量大。而Bentley數(shù)字孿生模型具有完整的工程信息，能夠準(zhǔn)確地、真實地表現(xiàn)工程設(shè)計對象，并且具有在真實三維空間環(huán)境下的計算分析能力，利用三維GIS能建立具有地質(zhì)信息的空間地形信息模型，因此，結(jié)合Bentley的詳細數(shù)字模型和GIS技術(shù)，利用其優(yōu)秀的表現(xiàn)能力和計算分析能力，可以較好解決道路線形的選擇及評價優(yōu)化?？梢酝ㄟ^應(yīng)用數(shù)字模型對公路路線、橋梁、隧道、景觀和附屬等設(shè)計方案進行多角度、多方面的對比和分析，以保證設(shè)計方案的安全、經(jīng)濟、美觀、實用。
 
　　圖2搜索布路線設(shè)走廊帶
 
　　2.1.3基于ProjectWise的協(xié)同設(shè)計減少對接不暢導(dǎo)致的質(zhì)量問題
 
　　傳統(tǒng)設(shè)計過程中信息傳遞的丟失、滯后是導(dǎo)致設(shè)計質(zhì)量問題的一大因素?；诨ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)，通過Bentley平臺搭設(shè)云服務(wù)器、應(yīng)用終端、移動工作站、圖形工作站、手持移動終端等設(shè)備構(gòu)建數(shù)字化模型云平臺協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)，可以使不同專業(yè)的設(shè)計人員基于同一個模型和平臺開展工作，實現(xiàn)高效和實時的信息對接。項目使用基于ProjectWise協(xié)同平臺開展各專業(yè)設(shè)計人員的三維設(shè)計和協(xié)同，不僅完整地覆蓋所有設(shè)計專業(yè)，同時貫穿建設(shè)項目設(shè)計的全過程，能保證信息的實時傳遞和無縫對接，提高設(shè)計信息流轉(zhuǎn)效率。

　　圖3基于ProjectWise的協(xié)同設(shè)計管理
 
　　2.1.4三維設(shè)計校審減少設(shè)計錯漏碰缺
 
　　在設(shè)計過程中基于Bentley數(shù)字孿生模型進行設(shè)計校審以及三維協(xié)同會簽評審，可以實現(xiàn)校審流程的數(shù)字化管理，保證校審過程的全信息記錄和傳達。在施工圖的詳細設(shè)計階段，還可以采用基于數(shù)字技術(shù)的三維可視化、碰撞檢查、4D施工模擬等技術(shù)手段，幫助深化設(shè)計人員及時發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計碰撞、凈空不足等問題，減少現(xiàn)場返工次數(shù)，從而有效減少資源浪費，并且快速統(tǒng)計工程量，減少建設(shè)資源浪費，提高設(shè)計質(zhì)量。
 
　　圖4互通排水碰撞檢測
 
　　2.2建設(shè)過程數(shù)字化管理
 
　　傳統(tǒng)的施工管理過程中暴露出來的由于圖紙問題和進度計劃調(diào)整等原因，致使出現(xiàn)項目不能及時完工、資源需求計劃不準(zhǔn)確、工程二次返工、成本管理混亂等問題，主要是因為管理人員通過二維數(shù)據(jù)傳遞，依靠經(jīng)驗進行交流與管理。本項目基于Bentley數(shù)字孿生技術(shù)對項目建設(shè)過程進行精細化管理，有效地提高成本和質(zhì)量等工程項目水平，并為進一步延伸推廣到項目全生命周期管理提供了數(shù)字資料基礎(chǔ)。
 
　　2.2.1數(shù)字化技術(shù)提高施工仿真和優(yōu)化效率
 
　　采用Bentley數(shù)字孿生對公路建設(shè)進行仿真模擬，相比傳統(tǒng)的方式，可以模擬更加真實的地理和地質(zhì)環(huán)境，基于數(shù)字孿生技術(shù)對重要節(jié)點的主要施工工藝進行虛擬建造仿真模擬，可以對真實建造過程中潛在的問題進行提前預(yù)判并在設(shè)計前期進行優(yōu)化，從而減少后期施工中可能發(fā)生的隱患。本項目通過三維數(shù)字化技術(shù)對隧道洞口布置、預(yù)制梁廠、場景加工場、取棄土場等進行了空間布置模擬，實現(xiàn)在真實環(huán)境下對施工場地的合理規(guī)劃和集成化管理，為減少施工用地、實現(xiàn)現(xiàn)場運輸?shù)缆吠〞程峁┝擞辛ΡＵ稀?/div>
 
　　圖5項目施工場地布置優(yōu)化
 
　　2.2.2Bentley數(shù)字孿生同步管理提高施工過程的資源管控
 
　　由于項目規(guī)模大，施工過程中設(shè)計的參與方眾多，建設(shè)過程會產(chǎn)地大量的文檔和資料。傳統(tǒng)的施工過程管理基于紙質(zhì)文檔或者在線辦公管理系統(tǒng)，管理的文檔和資源無法和實際工程項目形成有效的關(guān)聯(lián)，常常導(dǎo)致管理的資料與實際工程不匹配，出現(xiàn)數(shù)據(jù)篡改以及不真實的數(shù)據(jù)；施工物料的統(tǒng)籌管控力度不足，難以形成最優(yōu)的物料和場地規(guī)劃管理；施工計劃方案變更等信息難以及傳遞到各個崗位，無法通過三維可視化進行直觀展示等。項目施工過程中，施工方基于數(shù)字孿生模型對整個施工過程中的質(zhì)量、進度、安全、成本等的全過程管控，使施工過程的資源管理與數(shù)字模型進行實施關(guān)聯(lián)，通過Bentley數(shù)字孿生可以實時同步反應(yīng)工程的運行狀態(tài)，提前預(yù)判實際工程可能出現(xiàn)的各種狀態(tài)，并且追溯各種質(zhì)量問題以及資金流情況，從而有效提高施工過程的資源管控。
 
　　圖6基于數(shù)字孿生模型的項目施工過程管理
 
　　2.2.3數(shù)字化交付提升項目竣工交付成果
 
　　在項目竣工交付階段，基于數(shù)字化的交付成果進行項目施工質(zhì)量復(fù)核，并基于Bentley數(shù)字孿生模型實時反應(yīng)的工程建設(shè)成果開展竣工結(jié)算，提高項目竣工結(jié)算的效率和準(zhǔn)確性。基于數(shù)字化的竣工交付成果，可以提供項目設(shè)計和施工全過程的統(tǒng)一信息和數(shù)據(jù)庫，并準(zhǔn)確實時地反應(yīng)在數(shù)字孿生模型上，為業(yè)主后期運維提供更加豐富和可靠的信息。
 
　　2.3基于數(shù)字孿生技術(shù)的智能基礎(chǔ)設(shè)施運維管理
 
　　通常公路項目的運維階段的信息量非常大，管理工作復(fù)雜。傳統(tǒng)的管理方式主要是人工管理，缺乏高效的資料存儲和查詢機制，常常造成資料缺失、傳遞不及時、查找和分析不方便等，無法對資料進行統(tǒng)一和高效的管理。而采用基于Bentley技術(shù)在項目建設(shè)中建立的工程數(shù)字孿生模型和性能數(shù)字孿生模型，可以有效組織并管理項目建設(shè)全過程數(shù)據(jù)，使建設(shè)過程的資料進行集中分類存儲并與模型互聯(lián)，通過數(shù)據(jù)存儲機制保留建設(shè)過程中產(chǎn)生的海量資料，并追蹤資料存儲位置和資料變更過程，采用計算機檢索技術(shù)對資料進行快捷查找，在三維模擬環(huán)境中通過“績效數(shù)字孿生模型”查詢各種資產(chǎn)組件的健康狀況。
 
　　進一步通過將三維數(shù)字孿生模型與三維GIS、物聯(lián)網(wǎng)以及交通運輸綜合大數(shù)據(jù)結(jié)合起來，利用移動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供道路交通設(shè)施狀態(tài)、公路環(huán)境氣象狀況等數(shù)據(jù)，形成基于數(shù)字孿生技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)字化資產(chǎn)和運維管理系統(tǒng)。接入到項目建設(shè)單位的養(yǎng)護大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)養(yǎng)護大數(shù)據(jù)的統(tǒng)一平臺存儲、管理、交換共享、分析和應(yīng)用集成，為養(yǎng)護決策部門提供決策依據(jù)，提升養(yǎng)護決策的科學(xué)性和合理性。
 
　　圖7基于數(shù)字模型和大數(shù)據(jù)的項目運維管理
 
　　2.3項目數(shù)字化品質(zhì)工程建設(shè)保障措施
 
　　2.3.1加強組織領(lǐng)導(dǎo)，組建數(shù)字化實施團隊
 
　　由于項目建設(shè)以及數(shù)字化實施過程中涉及的參與方較多，為統(tǒng)一管理安排、規(guī)范各參與方實施標(biāo)準(zhǔn)和流程，實現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)在本項目全生命周期中集成應(yīng)用，有必要在項目設(shè)計前期開始定一個切實可行的方案，確立工程數(shù)字化組織實施團隊。本項目在設(shè)計前期編制了項目《品質(zhì)工程創(chuàng)建示范項目實施方案》和《工程數(shù)字化技術(shù)在設(shè)計、施工、運維階段全壽命周期過程的探索應(yīng)用攻關(guān)行動實施方案》以及相應(yīng)的實施方案，成立了工程數(shù)字化組織實施團隊，并從設(shè)計前期開始協(xié)調(diào)管理整個工程參與單位的數(shù)字化協(xié)同平臺建立、實施等一系列工作，明確了各組織機構(gòu)的責(zé)任和目標(biāo)，以確保數(shù)字化應(yīng)用統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)工作。
 
　　2.3.2專項資金保障
 
　　項目將采用工程數(shù)字化技術(shù)增加的工程造價計入項目建設(shè)成本，安排數(shù)字化應(yīng)用專項財政資金，納入信息化建設(shè)費用。用于工程技術(shù)人才培養(yǎng)、三維數(shù)字化系統(tǒng)管理平臺的建設(shè)、正常運行和后期升級改造。
 
　　2.3.3建立實施流程和標(biāo)準(zhǔn)
 
　　在項目前期制定了統(tǒng)一的工作流程和標(biāo)準(zhǔn)，對項目的數(shù)字化應(yīng)用進行整體的管理和控制，明確數(shù)字化應(yīng)用點與各主要階段工程數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的工作內(nèi)容。編制了項目《三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計規(guī)程》，制定項目級三維數(shù)字化應(yīng)用實施標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)和規(guī)范該項目各參與方在實施過程中的模型命名、權(quán)限設(shè)定、對象參數(shù)化、協(xié)同設(shè)計、模型應(yīng)用、模型深化等技術(shù)方法及流程，提高項目各參與方的實施效率。
 
　　圖8項目模型文件命名和組裝原則
 
　　2.3.4建立工程數(shù)字化成果審查機制
 
　　由項目品質(zhì)工程建設(shè)攻關(guān)行動組組織對各階段各參與方的三維數(shù)字模型成果進行審查，主要工作內(nèi)容包括模型與圖紙的一致性，模型的創(chuàng)建是否滿足相關(guān)國家BIM標(biāo)準(zhǔn)，并完成項目數(shù)字成果審查表并提交給相關(guān)單位進行整改，整改完后再進行復(fù)審，直至意見處理完畢。
 
　　3小結(jié)
 
　　品質(zhì)工程是公路建設(shè)工作者在今后長時間內(nèi)需要不斷努力并長期發(fā)展的工作方向，而加強技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，提升項目勘察設(shè)計過程的科技含量，是實現(xiàn)品質(zhì)工程的重要途徑。以Bentley數(shù)字孿生代表的數(shù)字化技術(shù)研究和應(yīng)用，將成為公路品質(zhì)工程建設(shè)的重要抓手。本文以在建的都安至巴馬高速公路為例，對于在公路項目建設(shè)中如何利用數(shù)字化技術(shù)來解決設(shè)計和施工過程中現(xiàn)存的問題，提高公路工程建設(shè)品質(zhì)，促進項目建、管、養(yǎng)的一體化提供了指導(dǎo)意義。工程數(shù)字化這種新的理論、技術(shù)和管理模式在不久的將來一定會對整個交通行業(yè)的生產(chǎn)方式產(chǎn)生重大影響，驅(qū)動公路項目建設(shè)以及整個行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。
 
　　參考文獻：
 
　　[1]BuildingInformationModeling(BIM)forTransportandMainRoads,DepartmentofTransportandMainRoads(QueenslandGovernment).2017.5
 
　　[2]梁才,覃延春.BIM技術(shù)在公路方案設(shè)計中的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）,2018.03
 
　　[3]張磊.建管養(yǎng)一體化數(shù)字高速.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2011(S1)
 
　　[4]ZhangJianping,HuZhenzhong.BIM-and-4D-basedintegratedsolutionofanalysisandmanagementforconflictsandstructuralsafetyproblemsduringconstruction:1.principlesandmethodologies[J].AutomationinConstruction,2011
 
　　[5]MoZhou,XianjunHou,LinzhenNie.Studyon3Dhighwaydigitalmodelfordrivingsimulators,TransportationResearchPartF:TrafficPsychologyandBehaviour,Inpress,correctedproof,Availableonline30July2018
 
　　[6]BharathwajSankaran,GuillermoNevett,WilliamJ.O'Brien,PaulM.Goodrum,JoshuaJohnson.CivilIntegratedManagement:Empiricalstudyofdigitalpracticesinhighwayprojectdeliveryandassetmanagement[J];CivilIntegratedManagement:Empiricalstudyofdigitalpracticesinhighwayprojectdeliveryandassetmanagement
 
 

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