摘 要：BIM技术的应用与实施极大地推动了工程信息化的进程，将BIM技术和互联网技术有效结合更是将公路工程建设从机械化向信息化智能化迈进。对BIM技术和互联网技术条件下生成的新型施工管理模式进行研究，并以兰海高速公路钦北扩建工程项目为例，对其应用形式进行具体分析。研究结果表明：将BIM技术与互联网技术融合起来应用于施工管理，不仅可以完成工程项目管理从二维到三维的转变，而且可以实现业务管理数字化、过程控制自动化，同时也可以实现施工过程中各个工序业务、各参与方之间内部的信息有效传递及数据共享，有助于解决传统管理模式所面临的数据孤岛等问题，从而实现“数字工地”。

关键词：BIM技术;互联网;施工管理;数字工地;信息化;

基金：国家自然科学基金项目，项目编号51778633;

目前我国工程建设中的诸多领域正处于朝现代化、信息化不断转型升级的关键时期，工程建设项目本身具有建设周期长，工程投资大，涉及专业多，施工工艺复杂，施工功能要求高等特点。且对于大型建设项目而言，经过预可研、可研、设计阶段的研究已经积累了大量的信息。对施工的管理另一方面也是对信息的管理[1]。如果继续利用传统的管理模式，必会导致“错”、“乱”、“繁”、“杂”等问题的出现，不利于高效管理。因此“互联网+”BIM技术必将成为工程行业发展的必然选择。BIM即建筑信息模型，是一个包含工程项目各种属性的一个信息集成体。其三维可视化功能可谓是继CAD甩图板后的又一场革命。利用三维可视化可以实现三维场地的布置、复杂结点的三维可视化交底、方案对比等功能。除此之外，利用BIM技术可实现施工模拟、碰撞检查、提取工程量等功能，最终实现5D模型，包含建设工程的丰富信息[2]。最后基于BIM技术，借助互联网，搭建基于BIM模型的工程建设管理平台，使得各参与方都能通过平台及时有效地关注工程的各种最新动态。可以有效解决传统工程建设中面临的信息交流不畅等问题。各参与方通过平台协同合作，对提高工程管理效率有显著意义[3]。

虽然BIM技术贯穿工程建设的全生命周期。但理论上施工管理是最能体现BIM效益的地方。目前BIM技术在建筑领域的应用较为成熟，但公路工程由于其带状而非点状的复杂性质导致目前还处于起步阶段[4]。李新杰[5]通过对BIM技术在公路行业的应用风险进行了分析，得出将BIM技术应用到公路行业可以大大提高工程效率的结论。自从2003年BIM兴起以后，有不少学者都对BIM技术进行了研究分析，涵盖公路桥梁、隧道、城市轨道交通、市政等多个领域[6,7,8,9,10,11],也有学者对BIM技术在施工阶段中进度管理[12,13,14]、成本管理[15]、安全管理[16,17]、协同管理[18,19,20]等方面进行研究。但目前在施工阶段BIM最普遍的应用之一是现场发现质量安全问题，手机端发起整改流程，依次整改闭环，并将BIM平台上的数据用于召开项目安全质量分析会；另一方面是在BIM网页端，将施工总进度计划逐步分解至月进度计划，并排布周进度计划，要求现场施工员按日统计生产任务完成情况，项目领导层可以通过手机端实时查看任务完成情况，每周结束的时候，应用BIM网页端自动生成数字周报，分析周进度的完成情况。尽管BIM的利用有很多优势，但BIM的推广这条路还很长，面临着众多问题。本文对基于BIM技术及互联网技术相融合条件下的施工管理模式进行研究。以期对BIM技术在我国工程建设中的应用水平有一定的推动作用。

BIM建筑信息模型是一个项目物理与功能特征的数字表示。它涵盖了项目从设计阶段到运营阶段，甚至到拆除阶段的全过程信息，并且所有的信息是存储在三维模型的数据库中的，非常有利于信息的获取与共享。当前BIM技术发展呈现以下态势：

(1)发展势头迅猛，工程建设领域已经形成普遍共识，力推普及BIM技术的应用；

(2)应用理念不断延伸， BIM技术从以模型为载体逐步延伸到工程建设整个信息化管理体系；

(3)应用范围不断扩大，公路、房建、铁路、水利等各工程领域已将BIM提升到了新高度，结合实际工程特点加大BIM技术应用；

(4)技术方式转变升级，从原有单一依赖设计软件，转换到结合自身特点研究平台的体系，如建设过程的全寿命周期管理、GIS平台研究与应用等新技术不断涌现，赋予了BIM更多内涵。

BIM作为一个集合型技术，将规划、设计、建造、管理等多种环节合为有机整体，该技术的出现顺应了工程建设的信息化、智能化等趋势。BIM技术正在悄然推动工程建设第二次信息革命，已经站在了时代的风口，以BIM技术为突破口极大推动了工程建设的信息化进程。BIM技术已经从以模型为核心延伸到以信息为核心的管理体系，其在工程建设中所扮演的角色，见图1。可知模型包含了项目建设期的所有信息、功能要求和性能，把一个工程项目的所有信息全部整合到一个工程模型，形成了工程产品全寿命周期为管理的总体核心思想。施工阶段作为工程建设中的重要且复杂的一环，必须进行自身改革以顺应发展，各企业也必须积极探索新型的施工管理模式来获得更大的市场竞争力。

图1 建筑信息模型 下载原图

工程管理的关键环节主要是从横向和纵向两个方面进行管理，见图2,横向主要从进度管理、成本管理、安全管理、场地管理4个维度进行。纵向则以工程建设时间为轴，分为编制计划、实施控制、根据现场反馈调整计划、编制报告形成文件。

对于进度管理一般是基于施工图纸确定施工方案，然后按照某种方式进行工作分解进而编制进度计划，再根据资源的限制以及工作的要求对进度计划进行优化形成优化方案，利用优化方案指导施工。该种模式下，所有的方案制定基本上都基于二维图纸，可视化程度不高，制定的优化方案指导施工有一定的限制。对于成本管理、安全管理、场地管理都与进度管理类似。都是做过了才知道会有问题出现，然后导致返工等现场问题。而借助BIM技术的三维虚拟动画可以准确地对专项工程的概况以及施工场地进行描述。从而使得未做就可以优先发现问题，调整方案，进而减少工程上不必要的返工。本文借助新兴的BIM技术和互联网技术，搭建以BIM模型为管理载体的BIM技术和互联网技术融合条件下的新型施工管理模式。

图2 传统的施工管理流程 下载原图

由于BIM模型于建设工程项目规划阶段设计完成后，其各构成组件均整合了各领域的相关设计参数为其属性[19],如：路基、涵洞、桥梁、隧道的尺寸、所需材料的种类与数量、空间的规划、以及施工流程进度的规划等。故以此BIM模型借助互联网技术创建新型的施工管理模式，见图3。

图3 基于BIM模型的施工管理模式 下载原图

由图3可以看出，该模式下，各参与方均可通过3D界面来实时的关注工程的动态，施工BIM模型为现场的施工管理提供依据，同时现场的动态情况又可对BIM模型进行反馈，根据动态流程实时地对原始模型进行完善和改正。实现了施工过程中各个工序业务、各参与方之间内部的信息有效传递及数据共享，有助于解决传统管理模式所面临的数据孤岛等问题，从而实现“数字工地”。

基于新型的施工管理模式可以极大地推行工程信息化，该模式实施的关键就是施工企业必须充分利用BIM技术和互联网技术的优势，建造“数字工地”。各参与方管理人员需要注意从管理方式的创新、BIM可视化管理、项目管理信息动态集成数据互联互通、动态现场管理等方面进行管理。

以工序为纽带加强现场把控，实现建造过程痕迹保留。以信息流程为驱动，强化执行力度，基于BIM技术推动标准化、规范化、精细化的管理体系，推动BIM+移动互联网技术，结合手机APP强化现场管理。

三维模型精细呈现设计细节，基于GIS平台全面整合设计的各项信息与参数，可视化交底，更加有利于信息的传递与沟通，查漏补缺，及时发现设计图纸中存在的纰漏。

通过BIM信息集成平台，各参与方既可以实现信息的输入又可以有效提取自己需要的项目信息，有效实现数据共享。

基于BIM模型加上时间维度信息进行4D动画模拟，通过模拟的过程及时发现问题，进而形成更优化的施工方案来指导施工。严格精确地实现对每项工作进行控制。

将基于传统方式的施工模式与基于BIM方式的施工管理方式进行对比，见表1。

表1 传统方式与BIM方式的比较 导出到EXCEL

兰海高速公路钦北扩建工程项目具有工程规模大，征迁协调难度高、特殊结构多，工程管理难度、工程风险等级高，安全生产面临挑战。如果继续使用传统的施工管理模式，必会给管理带来很大的麻烦，且容易出现“繁”、“乱”、“错”、“漏”等问题。影响施工质量，增加施工成本、减缓施工进度，甚至容易出现施工场地安全问题。所以该项目采用以BIM模型为管理载体的BIM管理体系。

利用BIM(如revit、bentley)等软件建立的三维模型仅仅是一个物理模型，通过BIM平台，将三维模型与进度数据、成本数据等进行关联可以形成5D模型进而更好地为工程管理服务。公路建设拥有大量的数据，数据等信息较分散而不集中。各个专业系统独立运行，这就导致数据管理的统一性、安全性等性能下降，不能够让业主单位及时有效地看到工程建设的全貌。在该项目中，各参与方都参与项目建设，按照不同的权限、角色履行自己的职能清单。围绕每一个单位、分部、分项工程开展业务，通过EBS工程编码体系在BIM模型中实现所有业务管理与工序工程之间的映射关系，以便管理环节各业务与模型进行关联，形成一个集成工程项目各种信息的实质模型。各参与方各取所需，各履行自己职责，有效实现项目的高效协同。基于该平台可以进行进度管理、安全管理、技术管理等，其操作界面，见图4。

以互联网现场各项采集数据为依托，进行现场管理，从现场进行数据采集，然后对数据进行分析导入到数据库中，参考该动态流程对原始流程进行调整，从而更好地为以后施工管理服务。搭建数字工地，见图5,实现全程基于BIM平台的数字化管理。动态现场管理主要分为数据监控和通过信息与机械实时融合实现过程控制自动化。

(1)该项目中的现场数据采集以互联网为依托，主要采用的方式，见表2。

(2)数字信息可以与大型机械设备(例如隧道凿岩台车、路基碾压机、桩基施工钻机等)进行实时融合，从而实现过程控制的自动化。

①隧道凿岩台车：基于GPS技术将设备在现场的定位数据，施工过程中的隧道断面炮孔分布，钻孔孔序的优化等数据，通过特定的算法实现自动寻优，如果出现异常及时识别并报警。在现场施工的过程中数据实时导入平台，可以通过平台及时的看到现场施工的动态展示，以便施工人员及时发现问题。

图4 基于BIM技术的施工管理模式界面示例 下载原图

图5 数字工地 下载原图

表2 现场数据采集 导出到EXCEL

②路基连续压实动态跟踪：碾压车的定位数据通过坐标转换BIM模型中，通过BIM平台实现碾压车运行轨迹的追踪，抓获车辆的各种动态信息。然后借助一定的绘图工具进行色彩着色对碾压不同程度的路基用不同的颜色表达，以便对碾压质量进行控制。与此同时将实时的现场状态与施工数据进行比较。通过分析结果的可视化，相关管理人员可以很方便地实时对现场的碾压状态进行把控。施工完成后可以将各种数据图表等进行归类汇总，作为质量验收的辅助资料。

③桩基施工动态管理：由于公路尤其是高速公路对沉降要求较高，对路基的刚度要求也高，通常采用桩基。对施工现场的各种数据收集通过一定的算法对数据进行处理，得到“钻进深度值”、“提钻速率”、“钻进电流值”等关键数据。将这些关键数据通过BIM平台传输至车载终端，以便更好地指导施工。可以有效提高效率，减少成本消耗。

BIM技术的应用与实施极大地推动了工程信息化的进程，将公路工程建设从机械化向信息化智能化进行迈进。本文对BIM技术和互联网技术条件下生成的新型施工管理模式进行研究。新型的施工管理模式与传统模式相比优势明显。在施工管理中，可以有效实现数字化和过程控制的自动化，进而实现“数字工地”。

把建设过程的业务管理全部采用数字化的表达信息，实现建设过程的信息化管理，连接建设项目生命周期不同阶段的数据、过程和资源，可以为建设项目参与各方提供集成管理与协同工作的环境。

探索信息化与机械化的融合，应用各类智能硬件设备，通过对施工过程中各类数据资源的采集、整合、分析和自动化处理实现过程中的智能化管理，能极大地提高施工效率与施工安全性。

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