基于BIM軟件實(shí)現(xiàn)公路精細(xì)化建模的應(yīng)用研究

翟 繼 鵬

(浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310000)

1 概述

公路是一種巨大的工程項(xiàng)目，包括了道路、橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)，其復(fù)雜程度很難用規(guī)則模型概括出來。公路工程相比于一般的土建工程有著很突出的特點(diǎn)。首先是工程造價(jià)比較高，投資很大，這是一般的建筑工程項(xiàng)目所不可比擬的，這就決定了施工運(yùn)用BIM技術(shù)的必要性；其次公路工程的規(guī)模大，建設(shè)周期長，這種線性建筑的特點(diǎn)，使施工易受到其他工程和外界的干擾，施工管理工作量大；再次野外工作，作業(yè)受限，公路的勘測、施工大都是在野外，導(dǎo)致設(shè)備機(jī)械等作業(yè)能力受限制；最后公路工程的質(zhì)量要求非常高，這是一項(xiàng)與民生相關(guān)的重大項(xiàng)目，每條公路都是唯一的，一旦建成之后，將會(huì)長時(shí)間的投入到使用中，因此建設(shè)各方都會(huì)盡可能的要求創(chuàng)造高質(zhì)量的公路建筑。

2 BIM軟件實(shí)現(xiàn)精細(xì)化建模

公路工程施工的復(fù)雜特點(diǎn)使施工技術(shù)成為一大難點(diǎn)，利用BIM軟件實(shí)現(xiàn)精細(xì)化建模運(yùn)用在施工中是現(xiàn)代信息建筑的一大突破。BIM軟件在公路行業(yè)的建模主要包括路線地形、自動(dòng)拼裝橋梁等建模。下面我們來看一下BIM軟件在公路工程行業(yè)幾種常見的建模方式。

2.1 Civil3d路線建模

Civil3d是一款面向?qū)ο蟮闹茍D軟件，其路線路基的設(shè)計(jì)建模能力十分強(qiáng)大，將道路的縱斷面、橫斷面、水平線等元素在同一界面結(jié)合，創(chuàng)造動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的參數(shù)化三維模型。Civil3d創(chuàng)建道路模型的步驟如下：

1)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，創(chuàng)建地形曲面；首先創(chuàng)建曲面定義，然后通過添加等高線或者等高點(diǎn)。地形生成之后，開始創(chuàng)建路線的平面曲面，平面曲線的創(chuàng)建有兩種方式：

a.通過CAD圖中線路的PL線直接轉(zhuǎn)化。

b.通過路線繪制工具，繪制路線。

2)創(chuàng)建路線縱斷面曲面，在Civil3d中，路線的平縱橫是實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)的，模型在施工階段可以隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場情況修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)，軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算對(duì)應(yīng)的其他數(shù)據(jù)。

3)創(chuàng)建橫斷面，Civil3d的橫斷面是采用裝配式橫斷面，可根據(jù)現(xiàn)有模板修改，達(dá)到建模的要求。

4)根據(jù)平縱橫可快速創(chuàng)建路線模型，并且與地形相互融合，模型可導(dǎo)入到其他軟件平臺(tái)上進(jìn)行渲染展示。

2.2 Dynamo+Revit橋梁自動(dòng)拼裝建模

Dynamo是一款可視化編程軟件，可以與Revit交互使用，自動(dòng)組建橋梁上部結(jié)構(gòu)，配合參數(shù)化族，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的拼裝。

Revit中導(dǎo)入橋梁路線，根據(jù)Dynamo節(jié)點(diǎn)包直接生成橋梁上部結(jié)構(gòu)梁和橫隔板；Revit建立橋梁下部結(jié)構(gòu)參數(shù)化族，包括橋墩和橋臺(tái)，根據(jù)Dynamo節(jié)點(diǎn)包自動(dòng)拼裝下部結(jié)構(gòu)族，見圖1。

2.3 Infraworks+Inventor協(xié)作

Infraworks是一款具有整合功能的軟件，可以把其他軟件建立的模型在Infraworks中整合，并進(jìn)行項(xiàng)目展示。同時(shí)Infraworks自帶組件式路橋隧功能，可以在仿真地形環(huán)境下進(jìn)行模型的建立與修改。由于Infraworks自帶的組件模型是由Inventor建立的ipt格式的構(gòu)件，因此可以在Inventor中修改模型的細(xì)節(jié)，再在Infraworks中進(jìn)行模型建立。

在Infraworks中找到構(gòu)件樣式，復(fù)制出需要修改的構(gòu)件，打開該構(gòu)件的資源管理器，直接在Inventor中打開該模型，在Inventor中修改結(jié)構(gòu)模型，并通過保存，在Infraworks中更換修改后的構(gòu)件。

2.4 Navisworks施工模擬

Navisworks是可視化仿真軟件，可以對(duì)公路工程的模型進(jìn)行仿真施工模擬或者可視化施工交底等，對(duì)公路工程施工階段的管理有十分重大的作用。

通過外部模型導(dǎo)入，并整合模型信息，運(yùn)用Animator動(dòng)畫設(shè)置功能，可以設(shè)置特殊節(jié)點(diǎn)的分解動(dòng)畫，完成可視化交底，簡單直接。通過Timeliner實(shí)現(xiàn)全周期施工模擬，算量、現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3 模型在公路施工階段的應(yīng)用

BIM技術(shù)作為公路施工整個(gè)建設(shè)生命過程始終的技術(shù)模式，其在整個(gè)公路工程施工過程中，是實(shí)現(xiàn)讓建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)的重要環(huán)節(jié)，施工企業(yè)要在BIM技術(shù)基礎(chǔ)上建立項(xiàng)目管理信息化體系，提高公路工程施工建設(shè)水平，提升公路工程施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。具體的BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用價(jià)值包括以下幾點(diǎn)。

3.1 三維設(shè)計(jì)，全面展現(xiàn)

BIM技術(shù)在建立精細(xì)化模型后，通過對(duì)材質(zhì)的選擇，并通過專業(yè)的渲染軟件，可以達(dá)到逼真效果。在建立模型的初期，添加設(shè)置構(gòu)件的編碼信息，并且添加對(duì)應(yīng)的屬性，在展示階段，能夠通過在模型中對(duì)構(gòu)件的選擇，提供出模型的尺寸類型等信息。在BIM模型渲染出成果后，可以更方便的進(jìn)行宣傳匯報(bào)展示，增加項(xiàng)目工程展示的美觀度。另外通過對(duì)模型的不同部位的顯示設(shè)置，可以準(zhǔn)確的把復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處的模型更加直觀的展示出來，還可以設(shè)置動(dòng)畫演示，把項(xiàng)目整體的模型與節(jié)點(diǎn)施工工藝通過視頻的方式展示出來，提前了解工程施工的難點(diǎn)重點(diǎn)。在BIM模型的基礎(chǔ)上，設(shè)置模型的材料算量屬性，在展示模型的同時(shí)，自動(dòng)呈現(xiàn)出相關(guān)構(gòu)件的工程量，對(duì)施工階段有著很重要的意義。

3.2 優(yōu)化方案，提高效率

BIM精細(xì)化模型對(duì)于施工方案的選擇具有十分重要的意義。利用BIM三維可視化的優(yōu)勢，讓人容易理解工程師所提出的方案，讓所有參與方都能輕易理解規(guī)劃方案，節(jié)省溝通時(shí)間也降低彼此表達(dá)不清的誤解；利用BIM的4D施工模擬功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工方案中的不足與優(yōu)化點(diǎn)，并及時(shí)改進(jìn)，防止在施工過程中的返工現(xiàn)象，大大提高了施工效率。還可以利用BIM技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)交底，三維精細(xì)化模型的展示可以直觀的使被交底人理解，特別是特殊節(jié)點(diǎn)的展示，可以使工人在施工前充分了解施工內(nèi)容和順序，提供工作效率。

3.3 精確算量，減少浪費(fèi)

BIM模型是一個(gè)包含豐富的數(shù)據(jù)并且參數(shù)化的建筑的數(shù)字表達(dá)方式，BIM精細(xì)化模型利用4D模擬，利用數(shù)字化平臺(tái)演示整個(gè)施工過程，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)公路施工過程中的材料用量，根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)比及時(shí)查出材料浪費(fèi)的原因，有效進(jìn)行資金的控制。由于采用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)單位可以通過模型進(jìn)行物理碰撞和規(guī)則碰撞檢查，消除設(shè)計(jì)不合理因素，大大減少了施工階段中的設(shè)計(jì)更改，減少資源浪費(fèi)。

3.4 協(xié)同管理，安全施工

BIM技術(shù)可提高施工組織協(xié)調(diào)的有效性，同一個(gè)精細(xì)化的BIM模型，可以同時(shí)在不同的單位中顯示，并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，協(xié)同聯(lián)系，基于BIM模型完成施工的協(xié)同管理。在公路工程的施工過程中，由于施工項(xiàng)目是線性的，傳統(tǒng)的管理協(xié)作方式受空間限制很大。通過基于BIM模型的協(xié)同工作平臺(tái)，可以極大程度的淡化時(shí)間空間的界限，施工進(jìn)度多處同步更新，優(yōu)化交流方式。還可以利用三維模型提前判斷危險(xiǎn)源，在其附近設(shè)置防護(hù)設(shè)施模型，提前排查安全死角?；贐IM的精細(xì)化模型，BIM技術(shù)在協(xié)同管理和安全施工中的應(yīng)用能夠更大程度的發(fā)揮作用。

4 結(jié)語

BIM軟件實(shí)現(xiàn)精細(xì)化建模是BIM技術(shù)真正應(yīng)用于工程的基礎(chǔ)，精細(xì)化建模的方式有很多種，只有帶有建筑構(gòu)件信息的模型才符合BIM的基本定義，運(yùn)用BIM技術(shù)與理念，通過信息模型隨時(shí)更新現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控施工狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整。施工階段運(yùn)用BIM技術(shù)不僅提高施工效率，而且對(duì)安全施工、材料預(yù)算有著重大意義。由此可見，合理的運(yùn)用BIM軟件建立精細(xì)化模型，在公路工程的施工階段會(huì)有傳統(tǒng)施工方式無法企及的優(yōu)勢。