淺談BIM技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

聶西婷

摘要：隨著公路工程項(xiàng)目管理越來(lái)越精細(xì)化、專(zhuān)業(yè)化，需要處理的信息量巨大，參與管理的人員任務(wù)繁重。BIM技術(shù)能夠根據(jù)公路工程項(xiàng)目實(shí)施的不同階段，將所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合和利用，保證工程項(xiàng)目的目標(biāo)控制和科學(xué)開(kāi)展，為工程的順利實(shí)施奠定良好的基礎(chǔ)，具有很高的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);公路工程;信息數(shù)據(jù) ;建筑模型

建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。目前，我國(guó)信息技術(shù)飛速發(fā)展，BIM技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮著重要的作用。

1 BIM的主要特點(diǎn)

1.1 可視化

在BIM建筑信息模型中，由于整個(gè)過(guò)程都是可視化的，所以可視化的結(jié)果不僅可以用來(lái)效果圖的展示及報(bào)表的生成，更重要的是，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行。

1.2 協(xié)調(diào)性

BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對(duì)各專(zhuān)業(yè)的碰撞問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來(lái)。

1.3 模擬性

模擬性并不是只能模擬設(shè)計(jì)出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實(shí)世界中進(jìn)行操作的事物。根據(jù)施工的組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工，從而來(lái)確定合理的施工方案來(lái)指導(dǎo)施工。

1.4 優(yōu)化性

BIM及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化的可能。

1.5 可出圖性

BIM通過(guò)對(duì)建筑物進(jìn)行了可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化以后出圖。

1.6 一體化性

基于BIM技術(shù)可進(jìn)行從設(shè)計(jì)到施工再到運(yùn)營(yíng)貫穿了工程項(xiàng)目的全生命周期的一體化管理。BIM的技術(shù)核心是一個(gè)由計(jì)算機(jī)三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫(kù)，不僅包含了建筑的設(shè)計(jì)信息，而且可以容納從設(shè)計(jì)到建成使用，甚至是使用周期終結(jié)的全過(guò)程信息。

1.7 參數(shù)化性

參數(shù)化建模指的是通過(guò)參數(shù)而不是數(shù)字建立和分析模型，簡(jiǎn)單地改變模型中的參數(shù)值就能建立和分析新的模型;BIM中圖元是以構(gòu)件的形式出現(xiàn)，這些構(gòu)件之間的不同，是通過(guò)參數(shù)的調(diào)整反映出來(lái)的，參數(shù)保存了圖元作為數(shù)字化建筑構(gòu)件的所有信息。

1.8 信息完備性

信息完備性體現(xiàn)在BIM技術(shù)可對(duì)工程對(duì)象進(jìn)行3D幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的描述以及完整的工程信息描述。

2 BIM的在公路工程中的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)在立項(xiàng)階段的運(yùn)用

公路工程在立項(xiàng)準(zhǔn)備的過(guò)程中，技術(shù)人員運(yùn)用BIM技術(shù)建立科學(xué)合理的三維可視化模型，從而保證能夠體現(xiàn)公路工程設(shè)計(jì)工作的狀況。另外，在運(yùn)用BIM技術(shù)開(kāi)展建模工作的過(guò)程中，還需要對(duì)各個(gè)方面的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和結(jié)合，并通過(guò)相關(guān)資料進(jìn)行三維模型。除此之外，在建立模型的過(guò)程中，還需要對(duì)公路工程的交通流進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)，保證能夠明確公路工程施工的重要性和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在這樣的情況下，明確公路設(shè)計(jì)線路之后，就能夠通過(guò)GIS技術(shù)對(duì)空間進(jìn)行分析，從而保證能夠進(jìn)一步明確公路線路的走向。

2.2 勘測(cè)階段

使用BIM可以在更加一致的環(huán)境中完成所有任務(wù)，包括直接導(dǎo)入原始勘測(cè)數(shù)據(jù)、最小二乘法平差、編輯勘測(cè)資料、自動(dòng)創(chuàng)建勘測(cè)圖形和曲面;能夠以等高線或三角形的形式來(lái)展現(xiàn)曲面，并創(chuàng)建有效的高程和坡面分析。

2.3 設(shè)計(jì)階段

①道路建模。例如創(chuàng)建動(dòng)態(tài)更新的交互式平面交叉路口模型，可以根據(jù)常用設(shè)計(jì)規(guī)范更迅速地設(shè)計(jì)環(huán)島，包括交通標(biāo)識(shí)和路面標(biāo)線等;或者根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建自己的部件。通過(guò)直觀的交互或變更用于定義道路橫截面的輸入?yún)?shù)即可輕松修改整個(gè)道路模型。

②工程量計(jì)算與分析。利用復(fù)合體積算法或平均斷面算法，更快速地計(jì)算現(xiàn)有曲面和設(shè)計(jì)曲面之間的土方量。使用生成土方調(diào)配圖表，用以分析適合的挖填距離，要移動(dòng)的土方數(shù)量及移動(dòng)方向，確定取土坑和棄土堆的可能位置。從道路模型中可以提取工程材料數(shù)量，進(jìn)行項(xiàng)目成本及時(shí)分析。

③自動(dòng)生成施工平面圖。使用外部參考和數(shù)據(jù)快捷鍵可生成多個(gè)圖紙的草圖。這樣，在工作流程中便可利用與模型中相同的圖例生成施工圖紙。一旦模型變更，可以更快地更新所有的施工圖，按照路線走向自動(dòng)完成圖紙和圖幅線的布局，并根據(jù)布局生成平面和縱斷面圖紙。

④輕松處理變更與評(píng)審。因?yàn)閿?shù)據(jù)直接來(lái)自模型，所以報(bào)告可以輕松進(jìn)行更新，更迅速地響應(yīng)設(shè)計(jì)變更。如今的工程設(shè)計(jì)流程比以往更為復(fù)雜，設(shè)計(jì)評(píng)審?fù)ǔＩ婕暗椒荂AD使用者、但同時(shí)又是對(duì)項(xiàng)目非常重要的團(tuán)隊(duì)成員，可以利用數(shù)字方式讓整個(gè)團(tuán)隊(duì)的人員參與設(shè)計(jì)評(píng)審。

⑤多領(lǐng)域協(xié)作。道路工程師可以將縱斷面、路線和曲面等信息直接傳送給結(jié)構(gòu)工程師，以便其在軟件中設(shè)計(jì)橋梁、箱形涵洞和其它交通結(jié)構(gòu)物。

⑥可持續(xù)環(huán)保設(shè)計(jì)，提供高質(zhì)量圖紙。工程師可以根據(jù)可靠的場(chǎng)地現(xiàn)狀模型和設(shè)計(jì)約束來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)方案，推出更具創(chuàng)新性的環(huán)保設(shè)計(jì)，幫助客戶(hù)達(dá)到公認(rèn)的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)模型與文檔之間的智能關(guān)聯(lián)，交付高質(zhì)量的設(shè)計(jì)和施工圖紙，提高圖紙的一致性。

2.4 施工階段

利用BIM技術(shù)的虛擬施工展示，對(duì)安全隱患、施工難點(diǎn)提前反映，可視化的交底、教育等形式也更容易被施工人員所接受，直觀形象的讓施工人員了解施工意圖和細(xì)節(jié)，就能使施工計(jì)劃更加精準(zhǔn)，統(tǒng)籌安排，提前做好安全布置及規(guī)劃，以保障工程的順利完成。同時(shí)，借助BIM的可視化模擬，對(duì)公路工程分部、分段的進(jìn)行分析，將一些重要的施工環(huán)節(jié)、工藝等進(jìn)行重點(diǎn)展示，提高管理人員和施工人員對(duì)施工工藝的理解和記憶，并利用BIM技術(shù)規(guī)劃施工現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)安全設(shè)施的布置進(jìn)行模擬，提高施工的安全性和布置的合理性。

通過(guò)BIM技術(shù)能夠?qū)⒐肥┕ぶ械母鞴^(qū)實(shí)時(shí)的鏈接在一起，方便各方的溝通。例如：在公路工程中有做路基的、做路面的、做綠化的、做配電的等，在整個(gè)工程中要協(xié)調(diào)多個(gè)工區(qū)，每個(gè)工區(qū)都有自己的進(jìn)度排布計(jì)劃，或者因?yàn)槠渌耐饬τ绊懚鴮?dǎo)致個(gè)別工區(qū)的計(jì)劃變更，這樣，工序之間就難免出現(xiàn)重合、交叉作業(yè)、延誤作業(yè)。通過(guò)建立施工現(xiàn)場(chǎng)的三維信息化模型，能讓可能不懂其他專(zhuān)業(yè)的人員也能直觀的了解整體工程的各項(xiàng)情況，是哪方面出現(xiàn)了問(wèn)題，又該怎樣解決，等于是在項(xiàng)目各參與工區(qū)之間建立了一個(gè)信息交流平臺(tái)，使溝通更為便捷、協(xié)作更為緊密、管理更為有效。

2.5 運(yùn)營(yíng)階段

BIM技術(shù)是基于將現(xiàn)實(shí)的各種訊息轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信息，利用自身虛擬建造數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)直觀的將公路整體運(yùn)營(yíng)情況展現(xiàn)在管理人員面前，這種技術(shù)在公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的管理能夠發(fā)揮重大作用。從管理人員角度講，當(dāng)公路各方面的信息都是以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)，并且能利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行分析，管理人員的工作強(qiáng)度在一定程度上就得到了減緩。除此之外，BIM技術(shù)將建設(shè)過(guò)程中的各類(lèi)不良地質(zhì)路段、變更情況、養(yǎng)護(hù)情況等各類(lèi)信息進(jìn)行了儲(chǔ)存，并能夠直觀的展現(xiàn)在管理人員面前，同時(shí)根據(jù)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃及時(shí)提醒管理人員進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，也能夠快速查找病害路段過(guò)去建設(shè)和維修情況，更有利于管理人員制定搶險(xiǎn)養(yǎng)護(hù)措施。

隨著公路工程項(xiàng)目管理越來(lái)越精細(xì)化、專(zhuān)業(yè)化，需要處理的信息量巨大，參與管理的人員任務(wù)繁重。BIM技術(shù)能夠根據(jù)公路工程項(xiàng)目實(shí)施的不同階段，將所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合和利用，保證工程項(xiàng)目的目標(biāo)控制和科學(xué)開(kāi)展，為工程的順利實(shí)施奠定良好的基礎(chǔ)，具有很高的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張弛、王建偉、沈照慶、徐晟，《公路BIM及設(shè)計(jì)案例》，人民交通出版社，2018年

[2]趙云峰、高偉連、孟憲忠，BIM技術(shù)在公路工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用研究[J]價(jià)值工程，2019，38（11）：170-172