浅谈BIM技术在公路工程中的应用

聂西婷

摘要：随着公路工程项目管理越来越精细化、专业化，需要处理的信息量巨大，参与管理的人员任务繁重。BIM技术能够根据公路工程项目实施的不同阶段，将所产生的各种数据信息进行整合和利用，保证工程项目的目标控制和科学开展，为工程的顺利实施奠定良好的基础，具有很高的推广价值。

关键词：BIM技术;公路工程;信息数据 ;建筑模型

建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。目前，我国信息技术飞速发展，BIM技术在公路工程中的应用也越来越广泛，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥着重要的作用。

1 BIM的主要特点

1.1 可视化

在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。

1.2 协调性

BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。

1.3 模拟性

模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。

1.4 优化性

BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。

1.5 可出圖性

BIM通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后出图。

1.6 一体化性

基于BIM技术可进行从设计到施工再到运营贯穿了工程项目的全生命周期的一体化管理。BIM的技术核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库，不仅包含了建筑的设计信息，而且可以容纳从设计到建成使用，甚至是使用周期终结的全过程信息。

1.7 参数化性

参数化建模指的是通过参数而不是数字建立和分析模型，简单地改变模型中的参数值就能建立和分析新的模型;BIM中图元是以构件的形式出现，这些构件之间的不同，是通过参数的调整反映出来的，参数保存了图元作为数字化建筑构件的所有信息。

1.8 信息完备性

信息完备性体现在BIM技术可对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述以及完整的工程信息描述。

2 BIM的在公路工程中的应用

2.1 BIM技术在立项阶段的运用

公路工程在立项准备的过程中，技术人员运用BIM技术建立科学合理的三维可视化模型，从而保证能够体现公路工程设计工作的状况。另外，在运用BIM技术开展建模工作的过程中，还需要对各个方面的信息和数据进行整理和结合，并通过相关资料进行三维模型。除此之外，在建立模型的过程中，还需要对公路工程的交通流进行模拟和预测，保证能够明确公路工程施工的重要性和相关标准，在这样的情况下，明确公路设计线路之后，就能够通过GIS技术对空间进行分析，从而保证能够进一步明确公路线路的走向。

2.2 勘测阶段

使用BIM可以在更加一致的环境中完成所有任务，包括直接导入原始勘测数据、最小二乘法平差、编辑勘测资料、自动创建勘测图形和曲面;能够以等高线或三角形的形式来展现曲面，并创建有效的高程和坡面分析。

2.3 设计阶段

①道路建模。例如创建动态更新的交互式平面交叉路口模型，可以根据常用设计规范更迅速地设计环岛，包括交通标识和路面标线等;或者根据设计标准创建自己的部件。通过直观的交互或变更用于定义道路横截面的输入参数即可轻松修改整个道路模型。

②工程量计算与分析。利用复合体积算法或平均断面算法，更快速地计算现有曲面和设计曲面之间的土方量。使用生成土方调配图表，用以分析适合的挖填距离，要移动的土方数量及移动方向，确定取土坑和弃土堆的可能位置。从道路模型中可以提取工程材料数量，进行项目成本及时分析。

③自动生成施工平面图。使用外部参考和数据快捷键可生成多个图纸的草图。这样，在工作流程中便可利用与模型中相同的图例生成施工图纸。一旦模型变更，可以更快地更新所有的施工图，按照路线走向自动完成图纸和图幅线的布局，并根据布局生成平面和纵断面图纸。

④轻松处理变更与评审。因为数据直接来自模型，所以报告可以轻松进行更新，更迅速地响应设计变更。如今的工程设计流程比以往更为复杂，设计评审通常涉及到非CAD使用者、但同时又是对项目非常重要的团队成员，可以利用数字方式让整个团队的人员参与设计评审。

⑤多领域协作。道路工程师可以将纵断面、路线和曲面等信息直接传送给结构工程师，以便其在软件中设计桥梁、箱形涵洞和其它交通结构物。

⑥可持续环保设计，提供高质量图纸。工程师可以根据可靠的场地现状模型和设计约束来评估设计方案，推出更具创新性的环保设计，帮助客户达到公认的可持续发展。通过模型与文档之间的智能关联，交付高质量的设计和施工图纸，提高图纸的一致性。

2.4 施工阶段

利用BIM技术的虚拟施工展示，对安全隐患、施工难点提前反映，可视化的交底、教育等形式也更容易被施工人员所接受，直观形象的让施工人员了解施工意图和细节，就能使施工计划更加精准，统筹安排，提前做好安全布置及规划，以保障工程的顺利完成。同时，借助BIM的可视化模拟，对公路工程分部、分段的进行分析，将一些重要的施工环节、工艺等进行重点展示，提高管理人员和施工人员对施工工艺的理解和记忆，并利用BIM技术规划施工现场各类安全设施的布置进行模拟，提高施工的安全性和布置的合理性。

通过BIM技术能够将公路施工中的各工区实时的链接在一起，方便各方的沟通。例如：在公路工程中有做路基的、做路面的、做绿化的、做配电的等，在整个工程中要协调多个工区，每个工区都有自己的进度排布计划，或者因为其他的外力影响而导致个别工区的计划变更，这样，工序之间就难免出现重合、交叉作业、延误作业。通过建立施工现场的三维信息化模型，能让可能不懂其他专业的人员也能直观的了解整体工程的各项情况，是哪方面出现了问题，又该怎样解决，等于是在项目各参与工区之间建立了一个信息交流平台，使沟通更为便捷、协作更为紧密、管理更为有效。

2.5 运营阶段

BIM技术是基于将现实的各种讯息转变成数字化信息，利用自身虚拟建造数据库的技术直观的将公路整体运营情况展现在管理人员面前，这种技术在公路运营过程中的管理能够发挥重大作用。从管理人员角度讲，当公路各方面的信息都是以数字化的方式呈现，并且能利用计算机技术进行分析，管理人员的工作强度在一定程度上就得到了减缓。除此之外，BIM技术将建设过程中的各类不良地质路段、变更情况、养护情况等各类信息进行了储存，并能够直观的展现在管理人员面前，同时根据养护计划及时提醒管理人员进行养护，也能够快速查找病害路段过去建设和维修情况，更有利于管理人员制定抢险养护措施。

随着公路工程项目管理越来越精细化、专业化，需要处理的信息量巨大，参与管理的人员任务繁重。BIM技术能够根据公路工程项目实施的不同阶段，将所产生的各种数据信息进行整合和利用，保证工程项目的目标控制和科学开展，为工程的顺利实施奠定良好的基础，具有很高的推广价值。

参考文献：

[1]张弛、王建伟、沈照庆、徐晟，《公路BIM及设计案例》，人民交通出版社，2018年

[2]赵云峰、高伟连、孟宪忠，BIM技术在公路工程项目管理中的应用研究[J]价值工程，2019，38（11）：170-172