B I M技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展望

劉淦

山東省路橋集團(tuán)工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司 山東 濟(jì)南 250000

引言

長(zhǎng)期以來(lái)，公路建設(shè)是國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，許多國(guó)家都將BIM技術(shù)應(yīng)用于公路建設(shè)，但BIM技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用起步較晚，發(fā)展不成熟。而將BIM技術(shù)實(shí)際應(yīng)用于公路建設(shè)具有很大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。

1 BIM技術(shù)的定義

BIM的簡(jiǎn)稱是建筑信息模型( Building Information Model，BIM) ，是當(dāng)前土木工程行業(yè)中普遍使用的技術(shù)手段，其主要提供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)維的共同信息平臺(tái)[1]。該技術(shù)在國(guó)外已得到較早的發(fā)展和應(yīng)用。目前已有一些商業(yè)BIM軟件和平臺(tái)。然而，在中國(guó)，它仍處于早期發(fā)展階段，特別是在公路工程領(lǐng)域。BIM技術(shù)涉及的領(lǐng)域非常廣泛，包括可視化初步設(shè)計(jì)、參數(shù)建模、構(gòu)件碰撞檢測(cè)、施工統(tǒng)計(jì)與分析、成本估算與分析等，可以為設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)維階段提供多種決策選擇。公路工程是一種線性結(jié)構(gòu)，與建筑結(jié)構(gòu)有顯著的不同，因此其空間三維特征更加突出，而公路工程涉及地質(zhì)、路基、路面、隧道、橋梁等結(jié)構(gòu)，涉及各種復(fù)雜的構(gòu)件，如果BIM技術(shù)能夠應(yīng)用于公路工程設(shè)計(jì)中，將具有重要意義。

2 公路工程 BIM 技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)在我國(guó)建筑、港口等點(diǎn)形結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。在一些建設(shè)和港口項(xiàng)目中，BIM技術(shù)基本上可以貫穿于“建設(shè)、管理、維護(hù)、運(yùn)輸”的整個(gè)生命周期過(guò)程。由于公路工程是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的專業(yè)范圍廣泛，因此BIM技術(shù)在公路工程推廣應(yīng)用中相對(duì)困難。目前，我國(guó)公路工程與單體建設(shè)、港口等項(xiàng)目在BIM技術(shù)的研究、應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面還存在一定的差距[2]。例如，廣連高速公路、邢汾高速公路等一批公路工程項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中在 BIM 技術(shù)的應(yīng)用方面都展開了探究，可其運(yùn)用深度依然與上海中心大廈、上海國(guó)際金融中心等這類全過(guò)程BIM應(yīng)用的建筑類項(xiàng)目存在很大的差別。

3 公路工程設(shè)計(jì)階段 BIM 應(yīng)用的重要性

BIM技術(shù)的價(jià)值在于將BIM應(yīng)用于建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維的各個(gè)階段。在公路工程建設(shè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)階段是一個(gè)關(guān)鍵階段，它不僅體現(xiàn)了國(guó)家或業(yè)主的施工意圖，而且還將設(shè)計(jì)方案提交施工單位進(jìn)行施工[3]。設(shè)計(jì)是施工的前提。設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性在整個(gè)項(xiàng)目中起著決定性的作用。交通部還將設(shè)計(jì)階段作為推廣BIM技術(shù)的第一階段任務(wù)：提高公路設(shè)計(jì)水平，提高公路建設(shè)管理水平，推進(jìn)公路養(yǎng)護(hù)管理信息化三個(gè)階段進(jìn)行。可以看出，BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)行業(yè)的推廣應(yīng)用是BIM技術(shù)在我國(guó)公路工程建設(shè)全過(guò)程應(yīng)用的一個(gè)重大突破。

4 BIM 技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中應(yīng)用推廣的優(yōu)勢(shì)

對(duì)于整個(gè)公路工程來(lái)說(shuō)，前期準(zhǔn)備工作是非常重要的。在公路工程設(shè)計(jì)中，公路工程設(shè)計(jì)的合理性和可行性將影響整個(gè)工程建設(shè)的質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，分析了BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，使我們對(duì)BIM技術(shù)有了更全面的了解。詳情如下：

4.1 對(duì)工程數(shù)據(jù)的計(jì)算相對(duì)準(zhǔn)確

利用BIM技術(shù)，可以完整的描述項(xiàng)目對(duì)象的工程信息、幾何三維信息和拓?fù)潢P(guān)系，使后續(xù)的研究和實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驖M足實(shí)際情況。通過(guò)這些信息，我們可以模擬分析項(xiàng)目開發(fā)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，然后采取相應(yīng)的措施規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，減少不必要的損失。例如土方計(jì)算，BIM技術(shù)是復(fù)雜體積算法的選擇，可以快速完成原地線與設(shè)計(jì)線之間的土方計(jì)算。此外，還可以使用軟件自動(dòng)生成土方布圖，使數(shù)據(jù)更清晰、更系統(tǒng)。在圖表中，建設(shè)者能夠很清晰地看到填土方的填挖距離，這樣更方便地明確土坑的位置和垃圾場(chǎng)的位置。

4.2 實(shí)現(xiàn)多角度的可視化

BIM技術(shù)可以在整個(gè)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)事物的運(yùn)作進(jìn)行可視化，可以通過(guò)多角度的可視化，來(lái)實(shí)現(xiàn)多角度視覺操作的模型，大大減少公路設(shè)計(jì)過(guò)程的錯(cuò)誤[4]。因此，它具有一定的實(shí)用價(jià)值，能夠真實(shí)地反映真實(shí)項(xiàng)目的實(shí)際情況，可以用來(lái)模擬項(xiàng)目，進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)整，并有效地優(yōu)化未來(lái)項(xiàng)目。

4.3 多領(lǐng)域協(xié)同作業(yè)

與傳統(tǒng)的拉拔技術(shù)不同，BIM克服了以往公路設(shè)計(jì)中各個(gè)環(huán)節(jié)分離的問(wèn)題。它使每個(gè)項(xiàng)目參與者能夠在同一個(gè)平臺(tái)下進(jìn)行交互和協(xié)作。從而有效地實(shí)現(xiàn)了各專業(yè)之間的資源配置，提高了各部門之間的溝通能力。

4.4 信息化管理和優(yōu)化

利用BIM技術(shù)可以很容易地進(jìn)行管理和優(yōu)化，如在設(shè)計(jì)階段檢查各種設(shè)計(jì)構(gòu)件的故障和碰撞，使設(shè)計(jì)方案能夠合理地執(zhí)行，減少施工操作難度，使BIM模型的修改變得簡(jiǎn)單高效。在施工過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)地質(zhì)、地形條件與設(shè)計(jì)不符，施工方案的改進(jìn)和調(diào)整就變得簡(jiǎn)單。不需要人為改變所有的設(shè)計(jì)圖紙，只需要在BIM三維模型中進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。在運(yùn)行過(guò)程中，可以利用設(shè)計(jì)改進(jìn)和交通仿真分析改進(jìn)效果，為實(shí)際運(yùn)行加固和優(yōu)化改進(jìn)提供直接決策。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，公路行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也發(fā)生了變化。這對(duì)公路部門和相關(guān)建筑企業(yè)提出了更高的要求。目前，國(guó)家大力推進(jìn)BIM技術(shù)的推廣，許多政府部門和行業(yè)積極響應(yīng)，加入了BIM技術(shù)的行列。這使得BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用不斷發(fā)展和完善。我們只有不斷創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，竭盡全力克服一切困難，培養(yǎng)一批優(yōu)秀的技術(shù)人才，才能使未來(lái)的BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。