基于BIM技术的公路路线设计分析

张万庭

摘要：BIM技术现已在传统建筑行业中得到了愈加频繁地应用。但其在我国公路领域中的应用尚处于初步阶段。以BIM技术的概念及特点为出发点，以公路工程设计阶段建立的结构树和技术路线为导向，从而建立了BIM公路设计路线图。深入探讨了BIM在设计阶段的模型建立及应用过程。本文为BIM在我国公路工程设计方面的应用提供了强有力的技术与实践支撑。

【关键词】道路工程；BIM技术；公路设计

1.概述

BIM为Building Information Modeling——建筑信息模型， BIM是以三维数字技术为基础，同时将建筑设计、建造及运维等项目全过程各种相关信息为一体化的一种新型工程数据模型。

2.BIM技术在公路设计中的优势分析

我国BIM相对起步晚且发展速度较为缓慢，目前我国在公路设计方面，仍然以传统设计为主。在公路设计中BIM技术相对与CAD具备有以下优势：

（1）公路设计的可视化；

（2）提升工程量计算的准确性；

（3）自动关联减少工作量及提升工作效率；

（4）可多领域协作。

3.BIM在设计阶段的实际应用

3.1 信息的管理

利用BIM建模前期可对信息进行了检核，后期可随时对模型信息进行查询。例如，按桩号进行数据输入可实现菜单式的信息管理。当面对点多线长的高速公路时，BIM可自动设置桩号（可随时查看横断面属性并进行标注）。而且，当设置多个视图的动态联动时，BIM可以按照信息的不同属性用不同的视角进行展示。

3.2 工程量的统计

利用BIM建立三维模型后，系统可按桩号每5m自动生成填挖土石方量、沥青混合料的用量以及其他组成构件的工程数量等统计报表。运用BIM软件和传统断面法对填挖方进行计算，传统计算方法的计算结果方式相对较粗略，而利用BIM是基于实际的地形与公路模型所计算出的土方量所以结果更加准确。

3.3 BIM的二维出图

BIM可以快速、高质、高效的绘制施工图纸。由于BIM所绘制的图纸与公路模型具有动态关联性，所以即使修改模型也能以最快的速度制出施工图纸。在项目中可首先利用BIM软件完成平纵横施工图模板，然后在此基础之上形成较为准确的施工图用于反映实际工程中真实的信息。

4.BIM技术在公路设计中的作用

BIM技术可简化道路设计项目各个阶段的流程，极大程度上减轻了交通设计人员的任务量。在前期设计阶段，BIM的分析工具可以高效地找出每种方案存在的问题以及其可能产生的结果。BIM拥有强大的可视化与仿真模拟工具可对道路的外观进行设计以及对未来交通情况进行预测。在公路设计中运用BIM技术主要包括以下几个环节：

4.1 道路中心线设计中的作用

在道路设计的过程当中设计人员在考虑道路的各控制因素的前提下应先确定道路的中心线，然后同规划线位相比较，其次两个线型进行拟合，最后圆曲线半径、长度、缓和曲线长等要素均应满足规范要求，否则对其进行适当调整。具体操作如下：

（1）在现场采集的地形图中插入道路中心线。

（2）将中心线以多段线的形式进行表示。

（3）选中中心线，输入其名称并选择路线样式，最后单击确定即可创建出一条新的路线。

4.2 道路纵断面的设计中的作用

现今纵断面设计的基本流程为：

（1）先制作原地面线文件；

（2）生成原地面线；

（3）在生成的原地面线上进行拉坡并调整使之满足设计要求；

（4）将拉坡线保存为竖曲线文件；

（5）將原地面线文件、竖曲线文件调出，即生成道路纵断面设计图。

BIM是一种以三维地形为基本的设计资料的高新技术，它不但可以直接生成地面线，而且如果修改道路中心线则相应位置处的地面线也会自动更新，BIM的这一优势可为道路设计人员节省大量的精力。在纵断面绘制完之后，设计人员应查看系统生成的竖曲线要素、坡长和坡度等指标，如有不满足规范之处，只需点击编辑纵断面形状的命令，进行修改即可。最后拾取边坡点，可在布局对话框中修改其桩号、道路的竖曲线半径、高程、道路坡度与道路坡长等参数。

4.3 道路的横断面图设计

为了尽可能高精确的反应道路模型，在利用BIM再设计横断面时，操作设计人员需充分及综合地考虑运用什么样的部件进行组合装配才能更好的展现道路横断面。

（1）创建新的装配并输入其名称；

（2）屏幕上任意单击一下鼠标，插入一条基准线（道路的中心线）。

（3）利用道路菜单中的“部件工具板选项板”命令，进行部件间的装配。

（4）最后可根据设计需要在装配出标准横断面上添加其余装配，因为BIM具有动态关联的特性，所以无论对道路制定的装配进行怎样的修改，道路模型可以快速、随时进行更新。

4.4 道路建模

在BIM界面内点击道路下拉菜单，单击鼠标可创建道路命令，然后按照其提示选择路线、纵断面以及标准横断面装配。另外在弹出对话框中，可根据道路宽度变化创建出与之对应的区域，并为道路组件搭建相应的逻辑目标。

5.公路设计中BIM技术的应用总结

现今公路设计方法以及可用软件日益增多，但是BIM技术以其高效、快速、准确、直观的优点在这些设计手段中脱颖而出。

（1）道路建模。为设计人员提供了一种可以高效地设计道路和高速公路工程模型的手段。通过直观的交互或者变更来定义道路横截面参数。BIM设计出的施工图和标注时时刻刻都处于最新状态。

（2）精准的工程量概预算。BIM系统中的算法为复合体积算法。其算法可以讯速算出实际与设计曲面之间的土石方量。并自动生成土石方调配图表，方便现场施工人员分析适合的路基挖填高度与距离、废弃土石方的移除数量及其合理的移除方向，系统还可以智能地选择出取土坑和弃土堆的合理位置。另外工程造价人员可从系统的数据库内提取出与使用的工程量清单，对项目成本及时分析与概预算。

（3） BIM可自动出图。

6.结束语

综上所述，BIM技术现已在传统建筑行业中得到了愈加频繁地应用，但在公路设计中还处于初步阶段。未来这项技术将广泛应用到公路的设计施工各个环节，有助于实现更高品质的公路工程。

【参考文献】

[1]孙建诚，李永鑫，王新单.BIM技术在公路设计中的应用[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2017，36（11）：23-27.

[2]刘相法.BIM技术在提升公路勘察设计质量中的应用研究[J].公路工程，2016，41（06）：164-168.

[3]王丽园，陈楚江，余飞.基于BIM的公路勘察设计与实践[J].中外公路，2016，36（03）：342-346.