BIM技术在公路设计中的应用

李满花

（惠州市交通规划勘察设计院，广东惠州 516001）

0 引言

在公路设计工作中应用BIM 技术，需要设计师从点、线、面、体等多个层次进行系统化的设计，并严格规范可视化信息模型中的技术参数和功能指标等。同时，设计人员需要对工程项目的施工情况进行全面的调研、分析，以保证设计方案的合理性，以免后续出现设计变更，影响公路工程项目的顺利推进。

1 BIM 技术概述

BIM 是建筑信息模型的简称，该软件能够兼容不同专业工程的设计和施工管理模型，也能对各项外部工程数据源进行可视化处理，能够充分保证项目信息资源的安全性和完整性。但是在应用BIM 技术的过程中，需要对指定行业领域的工程项目文件进行全面整合，并对工程项目的不同建设管理阶段进行精准识别，合理设置软件系统用户的权限等级。BIM 技术在工程技术领域的应用优势非常明显，其能在全面整合各项工程数据信息资源的基础之上，对核心业务流程进行精准识别，也能够间接限定各项技术规范和行业标准中的关键数据参数，但是需要与规范化和合理化的工程数据信息处理模式进行有效结合，这样才能够有效提升各个阶段工程项目建设管理活动的工作效率。BIM 技术能够用于工程项目的全寿命周期管理以及项目商务承包管理，因此设计单位和建设单位也能够通过BIM 技术平台进行数据信息共享和资源交换，实现数字化和信息化并行管理模式。

2 BIM 技术的应用特点

2.1 信息化

BIM 技术平台的信息化特征非常显著，能够根据建设工程项目的实际建造规模和项目信息管理模式，对各类数据信息进行有效分类，并逐步形成系统化的工程项目信息模型。BIM 技术不仅具备非常良好的信息获取、传递、处理、再生、利用功能，而且工程信息不是孤立存在的，而是一种自上而下、规模庞大、有组织的网络体系。但是，在部署BIM 技术平台功能模块的过程中，需要对其原生功能结构体系进行有效优化，这样才能呈现更加安全稳定的信息存储和管理机制。很多BIM 技术平台的信息采集、通信传输和信息存储管理功能模块能够与工程项目的不同建设管理需求实现精准对接，因此能够呈现更加安全、稳定的信息协同机制，可有效提升信息资源的综合利用效率。除此之外，BIM 技术的信息化应用特征也能够充分展现在工程项目的不同设计施工环节，并且能够全面保证信息数据资源的规范性和安全可靠性。

2.2 可视化

BIM 技术平台以三维技术为基础，因此可视化特征非常显著，也能够间接影响三维数据模型的构建和更新层次。因此，需要对各项可视化图表进行精细化管理，这样才能呈现更加安全、稳定的系统运行状态。在众多工程项目的不同建设管理阶段，可视化BIM 数据信息模型的应用范围相对广泛，在应用过程中需要对各项图表信息进行严格检验，并确保工程数据源和导出格式的规范性。BIM 的独特之处在于用参数代替数据信息进行建模，对公路工程中各种数据信息进行参数化表达，并对参数进行分析，便能建立出公路工程的三维立体模型，能使参数之间的关系得到准确、清晰的表达。可视化的BIM 工程数据信息模型，能够有效适配参数化建模操作功能，并确保工程量清单以及工程造价数据信息资源的一致性。在设计和施工阶段，系统用户需要严格界定可视化图表中的有效标识信息，并确保各项数据参数指标的真实性。

2.3 协同化

BIM 技术的协同化特征也比较显著，能够有效指导运营和建设管理活动的顺利实施。尤其是在接入外部协同办公数据信息的过程中，BIM 技术能够充分满足工程项目不同建设管理阶段的核心业务需求，并对数据信息资源进行协同化管理，可确保各项业务管理活动和工作流程精准衔接、顺利开展。借助BIM 技术可在具体的设计过程中形成统一的数据平台，项目各方可借助此平台实现数据共享，这样在保证工程进度的同时，还能保持各专业之间的密切联系，及时找出设计中存在的问题和不足，通过协调得到妥善解决，从而避免工程建设过程中出现问题，保证工程顺利进行，同时有效降低工程总造价。因此，在应用BIM 技术平台的过程中，需要对各项协同办公资源进行全面整合，并确保不同建设管理工作内容的连贯性和有序性。在协同管理过程中，BIM 技术平台能够自动识别、判断和分析各项信息资源和数据的精确性和有效性，也能够快速界定不同业务操作流程的关键控制节点，可充分保证不同项目参建方的核心利益。

3 公路设计的基本流程和工作内容

3.1 路线设计

在不同等级的公路方案设计及施工图设计过程中，需要合理设计基本路线、充分考虑对交通安全基础设施的合理配置，这样才能保证整体设计方案与实际建设条件的适配性。在公路路线设计过程中，需要对线形的搭配过程进行可视化观测，需要严格界定车辆和行人的视距范围，还需要从不同方面进行系统化约束，综合评测设计成果的地形适应性和环境协调性，以免影响公路设计方案的可行性。设计师需要选择科学合理的公路线形设计策略，对公路不同功能空间的视距和平面线形等进行深化设计，从适用性以及经济性的角度判断纵断面线形设计方案的可执行性，最终优化和完善公路线形的环境协调性，输出设计成果以及数据模型。在公路线形的设计中，直线与曲线分别有各自的作用。直线过长容易引起行车视疲劳的问题；曲线过多会严重影响行车的连贯性；缓和曲线不足则会造成安全隐患。因此，在路线设计过程中，设计师需要客观考量不同等级公路路面和上部空间的协调性，以免影响公路交通运行环境的稳定性和安全性。

3.2 路基路面结构设计

在公路设计过程中，需要严格按照不同等级公路工程技术规范中的相关要求，对路基路面结构进行优化设计和深化设计，并确保不同设计阶段的工作成果与实际建设条件相匹配。但在对路基路面结构进行初步设计时，需要重点划分具体建设标段和施工作业区域范围，这样才能精准判断、识别和分析各项设计参数与施工技术之间的关联性，并对路基路面结构的面层和基层施工材料资源进行精准匹配。公路工程项目的设计方案和施工图纸，需要与实际施工建设条件相匹配，这样才能综合评估路基路面结构的针对性加固以及加宽设计成果是否合理、可行。尤其是在单侧以及双侧路基结构加固的施工作业区域，公路工程项目所涉及的加宽标准值和实际值之间普遍会存在一定的差异，因此需要对路基路面结构设计方案中的关键技术参数和工程量数据指标进行严格的核对和统计分析，对施工平面图中的各项技术参数进行重点标识，以免设计方案与实际施工出现较大的出入，影响施工顺利开展。此外，对还需要立足节能环保和可持续发展理念，对路基路面结构的设计方案和图纸进行评估与分析。

3.3 环境协调性设计

不论是高速公路还是普通公路，都要与自然环境相协调，因此需要客观评估、预测和分析工程建设活动对当地自然生态环境产生的连锁性影响，也需要在设计过程中将环境协调性因素考虑在内，对当地土地资源和水资源等进行综合调查分析。部分公路工程建设会出现与区域内资源环境不协调的情况，主要表现为公路与当地水资源及土地资源的冲突。因此，在设计过程中，设计师需要根据相关部门和工作人员给出的地质勘察分析报告和市场调研分析报告等相关文件，综合考量公路工程项目建设过程中可对会对环境产生的影响，并对施工过程中的不可控风险因素和影响范围等进行全面分析。在全面评估环境影响评价指标和安全风险因素的过程中，设计师需要动态预测分析建筑垃圾以及污水等工业建设废弃物会对当地自然生态环境产生的影响，设计出对环境影响最小的施工方案。此外，需要结合当地的地理地貌特征设计适宜的工程方案，以免在施工过程中出现地质灾害。

4 BIM 技术在公路设计中的应用要点

4.1 制定科学合理的设计方案和目标

在不同建设规模的公路工程项目中，设计单位需要根据项目要求制定科学合理的设计方案和设计目标，并进行规范化设计，确保BIM 技术平台中的各项设计内容与现场实际情况实现精准适配。设计单位需要定期组织设计人员对工程项目的施工现场情况进行全面勘察，确保设计方案的可行性。设计工作对不同阶段的公路工程建设管理均有指导性作用，因此必须制定和完善科学的设计方案和实施目标，同时确保BIM 数据模型中的设计数据参数指标精确、规范。在初步设计阶段，设计人员需要全面整合各项工程项目建设信息资源，并对这些数据信息精准分类，充分保证设计方案的可行性，同时为施工管理工作提供可靠依据。在设计过程中可建立BIM 模型，直观展示地形、道路中心线、横断面、纵断面等，再结合模型中的数据信息计算工程量、形成施工图，同时在施工过程中，借助BIM 技术实现对工程项目的动态管理。

4.2 立项设计和外业勘察

在初步设计阶段，立项设计和外业勘察是非常关键的两个环节，这两个环节也能够间接体现出公路工程项目的基本设计特征。在设计前期，需要对公路建设环境条件进行全面核验，确保施工技术资源条件的可控性。在公路工程项目的立项阶段，相关管理人员和设计单位需要定期进行沟通协调，对可行性分析报告中的关键数据参数指标进行动态化模拟和统计分析，定性和定量论证公路工程项目施工建设活动的可行性。在立项设计过程中，设计单位需要对公路工程项目的实际路线走向进行严格的界定，可利用BIM 技术进行三维仿真模拟分析，对工程建设条件进行详细划分，还需要对各项环境影响因素进行客观评估和预测分析。勘察可分为初步勘察和详细勘察，初步勘察后，可通过BIM 技术呈现公路的三维模型，构建专业测绘数据中心数据库，之后还要针对具体的建筑物地基或具体的地质问题等进行详细勘察，再对各项详细勘察数据资源进行分类整合，为公路工程设计提供参考依据。

4.3 BIM 参数化建模和工程量计算

在完成外业勘察工作之后，设计单位需要合理运用BIM 技术进行参数化建模，并自动计算和生成工程量清单。在此环节，设计单位需要及时导入指导性文件和相关行业技术规范，这样才能合理管控数据模型中的各项参数信息。在进行BIM 参数化建模操作的过程中，需要对工程项目所在区域的地形图、道路中心线、道路纵断面以及横断面进行参数化设计，并确保路基路面结构高程和其他参数指标均符合公路工程设计规范。采用BIM 技术，可以地形参数的形式建立公路工程的三维地质模型，根据自动生成的三维地形空间图，直接输入测量数据即可完善模型。BIM 数据模型构建完成之后，可以对钢筋混凝土、水泥沥青、土石方等基础施工建设要素等进行精准分类，对工程量和分项施工成本进行快速估算。

4.4 施工平面图生成和信息化管理优化

在公路工程项目的施工图设计环节，需要在规范技术参数、确保数据模型内部各项参数正确性的基础上，生成工程项目三维模型和设计图纸。若有参数调整，只需在参数设置页面中调整各项数据信息，BIM平台中的可视化数据模型和设计图纸能够同步更新，不需要额外耗费更多的时间精力分别修改模型和图纸。在公路工程项目中，借助计算机平台与BIM 技术，即可实现对工程信息的高效管理以及对资源的优化配置，同时能够提供施工方案模拟、工程维修周期模拟等服务，可实现“工程自定义”以及对工程全过程的动态管理。因此，在BIM 技术平台的施工图设计页面中，设计人员和施工方的项目管理人员需要重点审核各项数据模型中的参数指标与现场工程测量值是否一致，并对各项数据信息的存储管理结果进行定期审核和图表分析。在BIM 技术平台中，公路工程不同建设标段内的关键数据信息资源能够被不同用户角色进行信息共享和数据交换操作，但是需要在授权token 之后进行信息加密处理。

5 结语

综上所述，公路设计是一项较为复杂的工作，传统的设计方式已不能完全满足当前的建设需求。而将BIM 技术有效应用于公路设计中，充分发挥BIM 技术的优势，利用好三维建模等技术，能够全面提高公路设计方案的质量，进而取得更好的建设效果。