摘　要： 建筑信息模型（BIM）是一种以可视化、参数化、组件关联性和协同设计为主要思想的多维信息模型整合管理方法。该方法基于已有的
平面设计，可为城市规划设计、投标、初步设计、施工及运营等各个阶段的决策人员提供精准的决策支持，提升项目规划、设计、施工和运营的
协调管理能力。结合 BIM 工程实例，对 BIM 技术在市政公路建设中的应用进行了研究，为其在城市道路建设中的应用提供了技术借鉴。
关键词： BIM 技术；市政道路；协同管理
引言
建 筑 信 息 模 型（ B I M ）技 术 通 过 集 成 项 目 相 关 信 息 的 参 数 化 模 型 ，实 现 了 在 项 目 的 规 划 、运 行 和 维 护 阶 段 的 信 息 共 享 和 传 输 。
这 项 技 术 不 仅 助 力 工 程 师 精 确 掌 握 施 工 信 息 ， 还 为 设 计 团 队 和 建 设 方 的 协 同 工 作 提 供 支 持 ， 显 著 提 升 生 产 效 率 ， 降 低 成 本 并 缩 短
建 设 周 期 。 尽 管 国 际 上 流 行 的 B I M 软 件 如 A u t o d e s k R e v i t 、 B e n t l e y B u i l d i n g 等 已 在 国 内 推 广 ， 但 处 理 多 学 科 交 叉 的 城 市 建 设
问 题 仍 有 局 限 。 中 国 城 市 的 建 筑 企 业 因 此 开 发 了 与 国 外 软 件 兼 容 的 本 土 B I M 软 件 。 本 研 究 将 以 宏 业 B I M 软 件 “ 路 立 德 ” 为 例 ， 探
讨 其 在 城 市 道 路 规 划 中 的 应 用 。
1 BIM 技术在市政建设工程中的应用优势
B I M 技 术 在 市 政 道 路 项 目 管 理 中 显 现 出 巨 大 价 值 ， 尤 其 在 控 制 密 集 城 区 施 工 进 度 方 面 。 它 能 预 测 与 评 估 材 料 需 求 、 环 境 影 响
及 安 全 控 制 ， 为 项 目 经 理 提 供 多 元 化 的 施 工 方 案 。 此 外 ， 当 决 策 困 难 时 ， B I M 能 结 合 现 场 与 市 场 信 息 ， 推 荐 最 优 解 决 方 案 ， 助 力
缩 短 工 期 ， 减 少 成 本 [ 1 ]。 同 时 ， B I M 在 城 市 公 路 建 设 中 通 过 持 续 记 录 数 据 ， 简 化 了 历 史 数 据 的 管 理 与 检 索 ， 支 持 构 建 与 政 府 的 信
息 交 换 平 台 ， 提 升 工 程 信 息 化 水 平 。 其 强 大 的 仿 真 与 可 视 化 能 力 ， 将 平 面 设 计 转 为 3 D 模 型 ， 便 于 团 队 交 流 与 应 急 管 理 ， 有 效 提
升 施 工 效 率 与 质 量 。
2 基于 BIM 技术的协同管理分析
2.1 道路三维设计流程体系
协 同 管 理 的 目 的 是 将 人 、 产 品 和 服 务 有 效 结 合 ， 通 过 信 息 技 术 适 应 复 杂 社 会 环 境 。 本 研 究 探 讨 了 交 互 式 公 路 三 维 设 计 的 原 则
与 流 程 ， 采 用 无 人 机 航 拍 和 G I S 技 术 进 行 地 形 建 模 ， 优 化 设 计 流 程 ， 并 通 过 V R 技 术 展 示 最 终 结 果 [ 2 ]。
2.2 协同管理系统平台
协 同 管 理 强 调 以 人 为 本 ， 关 注 使 用 者 需 求 。 在 城 市 道 路 建 设 中 ， 复 杂 空 间 的 优 化 布 局 成 为 关 键 挑 战 。 传 统 的 单 向 平 面 设 计 方
法 在 处 理 复 杂 三 维 环 境 时 效 率 低 下 ， 特 别 是 在 涉 及 高 架 、 交 叉 口 等 多 学 科 交 叉 和 协 作 的 项 目 中 。 因 此 ， 为 解 决 数 据 传 递 低 效 、 管
理 混 乱 等 问 题 ， 笔 者 提 出 了 将 项 目 建 设 平 台 与 项 目 管 理 平 台 整 合 的 新 方 法 ， 并 建 立 了 一 个 多 学 科 协 作 的 实 例 工 程 模 型 平 台 ， 如 图
1 所 示 。 这 一 平 台 提 高 了 设 计 信 息 间 的 连 贯 性 和 协 调 性 ， 旨 在 支 持 工 程 全 寿 命 周 期 的 协 同 管 理 [ 3 ]。 设 计 完 成 后 ， 基 于 设 计 成 果 的
项 目 协 同 可 以 实 现 ， 如 图 2 所 示 ， 从 而 优 化 从 设 计 到 运 营 的 全 过 程 协 作 管 理 ， 提 升 项 目 效 率 与 质 量 。
在 现 实 工 作 中 ，参 与 设 计 的 员 工 多 来 自 多 家 公 司 或 多 个 企 业 ，其 交 互 方 式 既 可 以 是 实 时 的（ 协 作 建 模 或 标 记 ），也 可 以 是 异 步 的 。
因 此 ， 本 项 目 提 出 了 分 布 式 、 交 互 、 动 态 的 协 同 设 计 方 法 [ 4 ]。
3 案例分析
3.1 工程概况
扬 子 江 大 道 位 于 江 苏 省 建 邺 区 与 鼓 楼 区 的 交 界 处 ， 从 下 关 桥 到 河 西 街 ， 是 南 京 市 城 市 外 环 的 一 条 重 要 路 段 ， 其 交 通 状 况 与 周
基于 BIM 技术的市政道路施工过程的协同管理研究
刘建瑞 / 滨州市市政公用发展服务中心　山东滨州　256603
摘　要： 建筑信息模型（BIM）是一种以可视化、参数化、组件关联性和协同设计为主要思想的多维信息模型整合管理方法。该方法基于已有的
平面设计，可为城市规划设计、投标、初步设计、施工及运营等各个阶段的决策人员提供精准的决策支持，提升项目规划、设计、施工和运营的
协调管理能力。结合 BIM 工程实例，对 BIM 技术在市政公路建设中的应用进行了研究，为其在城市道路建设中的应用提供了技术借鉴。
关键词： BIM 技术；市政道路；协同管理
图 1　工程创建平台协同设计原理示意 图 2　基于设计成果共享的项目协同
80 | CHINA HOUSING FACILITIES
技术探讨
边 环 境 、 交 通 设 施 、 交 通 流 量 等 密 切 相 关 。 整 个 项 目 全 长 7 . 9 8 5 k m ， 包 括 地 下 管 廊 在 内 ， 从 扬 子 江 隧 道 南 侧 出 水 口 到 河 西 大 道 总
长 7 . 2 4 k m 。 项 目 总 投 资 约 为 3 2 . 9 亿 元 人 民 币 。 扬 子 江 工 程 主 要 建 设 内 容 包 括 ： 公 路 、 桥 梁 、 隧 道 、 过 街 通 道 、 排 水 、 安 全 与 管
理 设 施 、 照 明 、 绿 化 等 。 图 3 展 示 了 项 目 地 理 位 置 。
3.2 实施技术路线
扬 子 江 大 道 改 造 工 程 是 一 项 大 型 工 程 ， 其 工 程 内 容 涉 及 多 个 学 科 ， 其 空 间 结 构 十 分 复 杂 ， 数 据 收 集 十 分 困 难 。 在 设 计 阶 段 ，
应 着 重 解 决 两 个 方 面 的 问 题 ： 一 是 高 速 公 路 的 服 务 与 到 达 功 能 具 有 复 杂 多 样 的 特 点 ， 这 对 线 形 设 计 提 出 了 较 大 的 约 束 ； 二 是 要 与
周 围 的 建 筑 物 、用 地 紧 密 结 合 ，包 括 平 面 、纵 向 和 横 向 构 造 。综 合 分 析 城 市 道 路 、排 水 等 管 网 设 施 的 空 间 分 布 ，其 中 包 括 多 个 专 业 ，
在 规 划 路 线 的 纵 、 横 、 多 控 制 点 间 寻 找 符 合 规 范 要 求 的 设 计 图 纸 。 这 样 ， 就 不 能 用 常 规 的 方 法 进 行 设 计 了 。
针 对 上 述 问 题 ， 本 课 题 基 于 B I M 技 术 ， 对 市 政 道 路 、 桥 梁 、 综 合 管 廊 、 地 铁 等 进 行 B I M 建 模 ， 采 用 4 D 施 工 仿 真 与 V R 仿 真 相
结 合 的 方 法 ， 探 讨 B I M 在 市 政 道 路 及 地 下 综 合 管 廊 设 计 中 的 应 用 。 图 4 显 示 了 特 定 的 路 径 。
3.3 结构 BIM 模型建立
（ 1 ）前 期 支 护 ： 本 项 目 以 S M W 工 法 桩 + 内 支 撑 为 主 要 支 护 方 式 ，利 用 R o a d L e a d e r 软 件 对 前 期 支 护 进 行 B I M 建 模（ 图 5 ）。
（ 2 ）路 基 隧 道：本 项 目 通 过 精 确 的“ 路 引 导 线 ”方 法 ，设 计 了 穿 越 四 大 街 道 的 地 道 ，采 用 B I M 模 型 优 化 隧 道 结 构 和 路 基 设 计 。
（ 3 ） 桥 梁 工 程 ： 湘 江 路 跨 线 桥 经 改 造 拓 宽 为 3 4 米 跨 度 、 6 0 米 宽 ， 采 用 预 应 力 混 凝 土 空 心 板 梁 。 通 过 R o a d L e a d e r 软 件 和
R R M 桥 梁 结 构 分 析 ， B I M 模 型 设 计 显 示 出 高 效 率 和 精 确 性 （ 图 6 ） 。
本 项 目 通 过 B I M 技 术 对 综 合 管 廊 涉 及 的 供 水 、 排 污 、 通 信 、 电 力 等 关 键 管 线 进 行 深 入 研 究 和 设 计 。 利 用 R o a d L e a d e r 软 件 ，
对 管 线 C A D 图 进 行 分 层 处 理 和 分 析 ， 通 过 其 S U E 组 件 精 确 还 原 未 受 损 的 地 下 管 线 ， 并 生 成 准 确 的 电 子 数 据 。 此 外 ， 该 软 件 也 用 于
地 下 管 廊 的 主 体 结 构 和 节 点 工 程 的 建 模 ， 进 一 步 细 化 设 计 内 容 。 图 7 展 示 了 最 终 的 综 合 管 廊 B I M 模 型 。
3.4 基于 BIM 技术的市政道路施工过程的协同管理分析
（ 1 ） 全 方 位 设 计 协 调 管 控
在 中 国 东 部 新 片 区 的 市 政 工 程 项 目 中 ， 通 过 B I M 技 术 外 包 服 务 模 式 ， 实 现 了 对 多 家 产 权 单 位 的 全 方 位 设 计 协 调 和 管 控 。 历 史
上 ， 市 政 管 道 设 计 涉 及 燃 气 、 供 水 、 电 力 和 通 信 等 多 个 行 业 ， 各 业 主 单 位 在 管 道 方 案 批 复 后 独 立 进 行 工 程 建 设 ， 缺 乏 有 效 的 审 查
和 协 调 ， 常 导 致 二 次 开 挖 和 项 目 争 议 。 通 过 B I M 技 术 ， 实 现 了 管 线 的 三 维 空 间 综 合 设 计 ， 并 在 设 计 过 程 中 引 入 全 流 程 追 踪 和 检 查 ，
提 前 识 别 并 规 避 潜 在 冲 突 。此 外 ，还 为 各 产 权 单 位 和 管 道 设 计 师 提 供 了 具 体 的 改 进 建 议 ，从 而 优 化 设 计 效 率 ，合 理 安 排 施 工 进 度 ，
确 保 了 工 程 的 顺 利 实 施 。
（ 2 ） 施 工 总 平 面 布 置 规 划
根 据 施 工 总 计 划 ， 确 定 各 施 工 阶 段 的 工 作 优 先 级 ， 并 对 工 地 进 行 了 有 针 对 性 的 布 置 ， 以 满 足 各 施 工 阶 段 的 需 求 。 通 过 建 立 场
地 模 型 ， 使 用 B I M 技 术 对 出 入 口 处 、 员 工 通 道 、 洗 车 池 、 塔 吊 机 械 设 备 和 交 通 路 线 等 进 行 了 合 理 的 规 划 和 布 局 ， 同 时 还 对 其 进 行
了 动 态 的 交 通 分 析 ， 以 提 高 工 地 的 安 全 性 和 合 理 性 （ 图 8 ） 。
（ 3 ） 施 工 进 度 管 控
以 往 许 多 工 程 仅 在 B I M 基 础 上 管 理 进 度 ， 缺 乏 对 施 工 任 务 的 细 化 。 然 而 ， 本 课 题 将 建 筑 任 务 进 一 步 分 解 ， 构 建 更 加 精 细 的
B I M 模 型 ， 实 现 对 工 程 进 度 的 精 细 控 制 。 在 隧 道 施 工 中 ， 基 坑 支 护 工 作 主 要 包 括 ： 水 泥 搅 拌 桩 施 工 ， 边 坡 开 挖 ， 边 坡 防 护 ， 插 打
钢 板 桩 ， 钢 围 柱 和 横 撑 ， 砖 砌 排 水 沟 ， 基 坑 开 挖 等 。 而 隧 道 的 主 要 工 作 又 分 为 碎 石 垫 层 ， 混 凝 土 垫 层 ， 底 板 防 水 拆 除 内 支 撑 ， 底
板 与 侧 壁 及 顶 板 的 钢 筋 绑 扎 ， 模 板 安 装 ， 盐 水 浇 筑 ， 碱 养 护 ， 模 板 拆 除 ， 外 包 防 水 等 ， 以 及 最 后 的 验 收 和 回 填 。
将 每 个 划 分 好 的 工 作 任 务 与 相 应 的 模 块 联 系 起 来 ， 并 由 专 人 记 录 每 个 模 块 的 实 际 开 始 和 完 成 时 间 。 记 录 完 成 后 ， 可 以 通 过 状
态 栏 中 的 各 种 图 标 、 横 道 图 ， 判 断 出 任 务 有 没 有 落 后 ， 可 以 更 快 地 找 出 进 度 延 迟 的 问 题 。 如 果 出 现 进 度 警 告 或 者 目 标 工 期 改 变 等
情 况 ， 那 么 可 以 在 调 度 模 型 的 基 础 上 ， 将 资 源 、 工 期 等 约 束 因 素 结 合 起 来 ， 对 场 地 资 源 进 行 再 配 置 ， 从 而 对 项 目 的 进 度 安 排 进 行
调 整 与 优 化 ， 最 终 将 优 化 后 的 进 度 方 案 与 进 度 管 理 模 型 同 步 。 此 外 ， 可 视 化 的 进 度 模 拟 还 可 使 未 到 现 场 的 领 导 和 项 目 参 加 人 员 利
图 3　项目地理位置 图 4　扬子江快速化改造工程 BIM 工作技
术路线图
图 5　支护工程
图 6　桥梁工程 图 7　湘江路桥梁模型 图 8　施工场地鸟瞰图及出入口大门与员工通道
2024.04 | 81
技术探讨
用 B I M 软 件 对 工 程 进 度 进 行 实 时 查 看 ， 这 得 益 于 对 施 工 任 务 的 充 分 细 分 、 人 员 的 及 时 记 录 和 B I M 的 三 维 可 视 化 及 可 仿 真 特 性 。
（ 4 ） 成 本 管 控
在 B I M 4 D 中 增 加 了 “ 费 用 维 度 ” ， 即 B I M 5 D ， 本 课 题 利 用 一 个 B I M 5 D 平 台 ， 可 以 轻 松 获 取 不 同 时 间 段 的 资 源 需 求 ， 进 行 高 效
的 限 额 领 料 ， 并 分 析 工 程 各 阶 段 的 资 金 状 况 。 另 外 ， 也 可 以 通 过 定 期 的 三 方 计 算 和 比 较 ， 来 检 验 费 用 的 控 制 状 况 ， 并 对 其 进 行 及
时 的 调 整 （ 图 9 ） 。
（ 5 ） B I M 3 D 技 术 交 底
使 用 B I M 3 D 进 行 技 术 交 底 ， 可 以 优 化 施 工 顺 序 和 工 艺 指 引 。 采 用 B I M 可 视 化 技 术 辅 助 交 底 ， 现 场 实 际 与 B I M 模 型 对 比 检 验 等
方 法 ， 提 升 工 程 现 场 质 量 管 理 水 平 。 此 外 ， 还 利 用 B I M 建 设 管 理 平 台 对 质 量 和 安 全 文 明 进 行 了 控 制 ， 在 工 地 上 发 现 的 任 何 问 题 ，
都 可 以 通 过 B I M 平 台 进 行 处 理 ， 平 台 会 按 照 事 先 设 定 的 程 序 ， 在 规 定 的 时 限 内 对 整 改 人 员 进 行 整 改 ， 而 监 理 则 负 责 跟 踪 ， 直 到 整
个 整 改 过 程 结 束 [ 5 ]。 这 就 为 工 程 施 工 提 供 了 海 量 的 、 可 追 踪 的 信 息 。 与 此 同 时 ， 在 B I M 模 型 中 ， 可 以 更 加 直 观 地 计 算 出 各 种 特 殊
的 交 错 情 况 ，提 前 和 管 线 产 权 人 商 量 ，将 交 叉 节 点 的 做 法 固 定 下 来 ，在 这 个 基 础 上 ，对 各 个 专 业 团 队 的 进 场 时 间 进 行 合 理 的 安 排 ，
减 少 返 工 。 比 如 ， 在 管 线 密 集 的 路 口 ， 利 用 B I M 技 术 ， 提 前 排 布 施 工 时 序 ， 按 照 路 面 结 构 层 的 施 工 顺 序 ， 将 每 条 管 道 的 进 入 时 间
对 应 地 排 出 。
（ 6 ） 材 料 管 控 。 本 项 目 还 利 用 B I M 技 术 进 行 材 料 管 理 ， 辅 助 施 工 阶 段 的 材 料 组 织 ， 精 细 化 控 制 每 个 区 域 材 料 用 量 ， 避 免 材 料
二 次 搬 运 导 致 的 材 料 损 耗 、 延 误 工 期 及 增 加 费 用 。
材 料 进 场 管 理 ： 在 材 料 设 备 进 场 的 时 候 ， 利 用 B I M 技 术 ， 从 B I M 模 型 中 分 类 导 出 材 料 设 备 清 单 ， 对 进 场 材 料 设 备 各 类 指 标 与
采 购 信 息 、 设 计 信 息 进 行 符 合 性 对 比 检 查 。
材 料 使 用 管 理 ： 在 施 工 前 期 ， 组 织 参 建 各 方 利 用 B I M 模 型 分 区 域 提 取 材 料 量 的 功 能 进 行 材 料 ( 含 设 备 ) 统 计 表 编 制 ， 这 样 既 掌
握 了 各 区 域 材 料 设 备 使 用 情 况 也 同 时 了 解 了 其 他 专 业 的 工 作 安 排 ， 便 于 协 调 交 叉 作 业 材 料 的 二 次 运 输 和 统 筹 管 理 。
4 效益分析
以 隧 道 为 例 ，对 于 暗 埋 段 的 截 面 尺 寸 ，传 统 的 设 计 思 想 是 由 有 经 验 的 设 计 者 在 脑 海 中 建 立 三 维 模 型 ，再 将 二 维 平 面 图 表 示 出 来 ，
这 样 不 可 避 免 地 会 在 主 干 道 和 匝 道 交 汇 处 产 生 高 程 偏 差 。而 B I M 技 术 可 以 很 容 易 地 将 这 些 问 题 暴 露 出 来 ，在 设 计 阶 段 就 能 将 其 改 正 ，
确 保 整 个 建 设 过 程 的 顺 利 进 行 。 本 项 目 共 发 现 湘 江 路 跨 线 桥 有 4 个 设 计 缺 陷 ， 2 1 个 开 放 段 和 暗 埋 路 段 ， 1 8 6 个 管 道 冲 突 ， 3 个 立
交 设 计 缺 陷 。 根 据 业 主 的 反 馈 ， 本 项 目 节 约 了 3 0 0 0 多 个 小 时 的 评 审 和 后 期 维 修 更 改 ， 共 计 费 用 超 过 4 0 0 万 元 。
结语
通 过 基 于 B I M 技 术 的 协 同 管 理 分 析 ，可 以 有 效 提 升 道 路 工 程 设 计 和 施 工 的 效 率 和 质 量 。首 先 ，通 过 研 究 道 路 三 维 设 计 流 程 体 系 ，
确 定 了 以 数 字 模 型 为 核 心 的 设 计 优 化 工 作 流 程 ， 利 用 无 人 机 航 拍 和 实 景 重 构 三 维 建 模 等 技 术 获 取 道 路 沿 线 的 实 景 模 型 和 地 形 数 据
模 型 。 其 次 ， 通 过 协 同 管 理 系 统 平 台 ， 解 决 了 道 路 工 程 协 调 难 度 大 、 信 息 传 达 效 率 低 等 问 题 ， 实 现 了 多 专 业 之 间 的 协 同 设 计 和 数
据 共 享 。 接 着 ， 通 过 实 际 案 例 分 析 ， 展 示 了 基 于 B I M 技 术 的 市 政 道 路 施 工 过 程 的 协 同 管 理 。 通 过 B I M 技 术 的 应 用 ， 可 以 实 现 施 工
场 地 布 置 规 划 、 施 工 进 度 管 控 、 成 本 管 控 、 设 计 交 底 和 材 料 管 理 等 方 面 的 优 化 。
图 9　计划资金曲线和计划材料用量 图 10　各专业施工进场时序分层排布图
参考文献
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