BIM技術在公路工程設計的應用

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【摘要】：bim作為一種集大數(shù)據(jù)計算、三維可視化建模、協(xié)同工作等創(chuàng)新點的工具與生產(chǎn)方式，依托信息化的便利，相比眾多傳統(tǒng)行業(yè)具有更大的優(yōu)勢。文章通過闡述BIM技術的可視化建模、精確的工程量計算與分析、多領域協(xié)同作業(yè)等特點，介紹了公路工程在設計階段利用BIM技術帶來的創(chuàng)新方法及對傳統(tǒng)公路設計有著深遠的影響。

【關鍵詞】：BIM；公路工程；設計

1BIM簡述

1.1概念

“BIM”作為一個新鮮事物，出現(xiàn)在21世紀的全世界建筑業(yè)中?！癇IM”源自于“BuildingInformationMod-eling”寫，為建筑信息模型。BIM的出現(xiàn)使各國的建筑業(yè)都發(fā)生了魔力般的變化，無論是建設質(zhì)量還是勞動生產(chǎn)率的提高，甚至是返工和浪費現(xiàn)象都大幅減少，建設成本得到了節(jié)省，建設企業(yè)的經(jīng)濟效益得到了改善[1]。BIM擁有強大的信息處理能力，通過獲取建筑工程項目的各項相關數(shù)據(jù)，對建筑進行模型建立，利用數(shù)字信息仿真模擬技術，表達建筑物所具有的真實信息。對BIM了解處于表面層次時，總會認為BIM是3D效果圖，是動畫展示，是一款單一的設計軟件，這樣的認識是片面的，甚至可以稱的上是錯誤的。BIM不是一個生成2D圖紙的3D工具，而是一個新型的過程，是一種全新的工作模式，是保證工程項目各方緊密協(xié)作、順暢交流的基礎。

1.2應用概況

BIM是公路水運工程建設的大勢所趨，BIM技術在交通行業(yè)的應用創(chuàng)新，使公路水運建設工程向前進一步發(fā)展，不僅可以提升工程自身質(zhì)量，更使人民群眾的出行變的安全、便利，為社會物資的高效運輸提供了可靠性的保障。BIM技術的應用有助于打造品質(zhì)工程，保障工程質(zhì)量與人員財產(chǎn)安全；有助于對工程本質(zhì)的安全防范和風險可控，使工程各項安全穩(wěn)定進行。在公路工程項目的整個生命周期中，包含著建設單位、設計單位、施工單位等眾多參與方，產(chǎn)生的信息龐大而繁亂。在管理過程中，因信息溝通不暢進而會導致整個生命周期中信息的丟失，很大程度上制約了項目管理水平和效率，不利于整個行業(yè)的發(fā)展。將BIM技術應用到公路工程的全生命周期中，徹底解決了傳統(tǒng)的設計、施工、運維管理各方面信息碎片化、孤島效應的問題并且融合互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)應用，將工程項目各參建單位聯(lián)接在一個結(jié)構(gòu)合理、數(shù)據(jù)高度共享、施工安全質(zhì)量可視化控制、嚴謹高效的綜合管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)以計劃、進度、費用、質(zhì)量、安全等管理信息動態(tài)驅(qū)動的多維度、多角度管理方式，實現(xiàn)對公路工程項目全生命周期的現(xiàn)代化、科學化、智能化、規(guī)范化、精細化管理[2]。

2BIM應用軟件對比

目前市場中，主要是來自Bentley和Autodesk兩個企業(yè)的軟件。

3BIM的特點

BIM技術在公路設計中的應用打破了公路設計階段的傳統(tǒng)模式，傳統(tǒng)的二維設計模式已不能滿足現(xiàn)代的設計要求，由二維設計向三維可視化設計的轉(zhuǎn)化已成為我們的普遍選擇，BIM技術對二維設計向三維可轉(zhuǎn)化的實現(xiàn)，對設計效率和設計水準的提升都做出了更高的要求，有著重要的影響和意義。作為一種強大的信息處理技術，它具有五大特點，即可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性[3]。

3.1可視化建模

BIM技術在公路設計中的應用和推廣中有著很大優(yōu)勢，可視化建模便是優(yōu)勢其一。BIM技術可以整合公路設計中的有關信息，例如路線信息、路面信息、周邊景觀信息等，然后根據(jù)這些信息建立起3D信息模型，可以避免傳統(tǒng)CAD圖紙無法表達復雜三維形態(tài)問題，從而使其變成可視化的狀態(tài)；另外，BIM技術可以快速準確的查找出圖紙中的漏洞和錯誤，從而為公路工程項目設計質(zhì)量提供極大的保證。

3.2精確的工程量計算與分析

BIM模型中的工程量信息是可運算、可統(tǒng)計的，計算機可以自動識別模型中構(gòu)件的幾何屬性信息，對所構(gòu)建模型的工程量進行自動統(tǒng)計并生成統(tǒng)計表。將基于BIM模型統(tǒng)計出的工程量與設計工程量進行對比，可以核查圖紙工程量是否正確并對工程量產(chǎn)生差異的原因進行分析。土石方工程量的核算往往是工程預算與結(jié)算中的爭議焦點，運用BIM技術能夠讓技術人員直觀、便捷、精確的開展土石方的填挖方量計算，大大節(jié)約了計算的時間，提高了數(shù)據(jù)的準確性，對項目的成本管控發(fā)揮了重要的作用。根據(jù)模型中各類基礎要素信息對構(gòu)建進行統(tǒng)計分類，按照用戶對數(shù)據(jù)的實際需求制作符合用戶使用習慣的工程量綜合統(tǒng)計、計算、查詢體系，服務于用戶在工程量檢索方面的各類要求。

3.3多領域協(xié)同作業(yè)

在公路設計的過程中，如果可以運用BIM技術，就可以規(guī)避傳統(tǒng)公路設計中存在的問題和局限性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、信息互通、多領域協(xié)調(diào)、共同作業(yè)，提高工作效率和工作質(zhì)量。而且BIM技術在公路設計中的應用讓公路建設更加系統(tǒng)，更加協(xié)調(diào)和高效。

3.4優(yōu)化性

公路設計的過程具有時間長、細節(jié)多、任務繁雜的特點。在整個設計過程中，需要不斷的對設計方案進行修改和調(diào)整并最終得出一個合理的、科學的設計方案。相比于傳統(tǒng)的公路設計，BIM技術可以更直觀更方便的查看公路的三維動態(tài)效果，同時也可以根據(jù)實際情況隨時變更設計，改變設計方案。

3.5方案比選

在公路的規(guī)劃設計階段，選線工作的至關重要的。正確的路線選擇不僅要滿足在公路起終點間具有合理、可靠、經(jīng)濟的特點，能夠確保公路施工階段的順利進行，還要充分考慮道路周圍的環(huán)境、人文等因素的影響，最大程度減少環(huán)境破壞，不影響周圍居民的正常生活。傳統(tǒng)公路路線設計常利手工繪圖設計的方式，但是多年的實際應用證明，這種設計方式存在一定的局限，隨著近年來BIM技術與GIS技術的應用，通過傾斜攝影技術對擬選定線路沿線進行航拍并生成三維數(shù)字地形，利用BIM軟件將擬選定的方案構(gòu)建三維模型，通過BIM模型和三維地形的擬合，能夠快速、直觀、便捷的對線路選線方案進行比選，確保所設計的公路路線方案合理可行，滿足公路工程設計的所有相關要求。

3.6停車視距檢驗

停車視距的定義為從駕駛?cè)税l(fā)現(xiàn)車道上有障礙物到汽車在障礙物前安全停滯所需要的最短距離，這段距離包括著反應時間行駛的距離、制動距離以及在時間行駛的距離、制動距離以及在汽車停止以后距離前方障礙物的安全距離。行車視距作為分析和評價公路設計和使用質(zhì)量的重要指標，對行車的安全有著密不可分的關系。目前在公路路線設計方案中對行車視距的設計，主要從平面線形和縱面線形兩個方面進行思考。在BIM模擬技術的新型技術下，通過BIM技術對公路的全方位區(qū)域建立三維可視模型，利用計算機平臺來模擬交通條件下的車輛行駛狀態(tài)，使車輛的行駛位置分別位于兩個單向行駛車道的中心點位置，通過系統(tǒng)自動計算出駕駛?cè)艘朁c位置與前方路面障礙物的最遠距離。這樣不僅能夠及時發(fā)現(xiàn)因路面和行車道幾何線型條件不足而造成的視距不足的情況，還能夠檢查出公路附屬構(gòu)造物對視距的遮擋，以此達到對視距進行檢驗的目的[4]。

3.7碰撞檢查

公路工程在施工過程中會涉及到眾多專業(yè)領域，對施工技術人員的空間想象能力提出了非常高的要求。如果在設計過程中，不能夠?qū)Πl(fā)現(xiàn)的碰撞錯誤進行及時改正，就會對施工階段的人力、材料、工期等造成重大損失。利用BIM碰撞檢查的技術可以大幅較少此類問題的出現(xiàn)。1）BIM模型讓管理人員和施工人員清楚的了解工程結(jié)構(gòu)內(nèi)容，在對結(jié)構(gòu)物虛擬可視過程中，事先排除施工隱患。2）利用BIM模型進行碰撞檢測，能夠提前發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的碰撞問題，避免在以后的施工過程中造成不必要的損失，起到工程預防的作用，從而對設計圖紙進行了校審確保圖紙的準確性。3）利用模型所見即所得的特點，及時發(fā)現(xiàn)在空間上構(gòu)件間的沖突與碰撞，對出現(xiàn)的問題及時解決，防止在設計階段的錯誤傳遞到工程的施工階段，致使出現(xiàn)施工返工現(xiàn)象，對人力、物力、財力造成損失。

4結(jié)語

本文主要介紹了BIM在公路設計中的應用特點，利用BIM技術的可視化建模、精確的工程量計算與分析、多領域協(xié)同作業(yè)、優(yōu)化性、方案比選、停車視距檢查、碰撞檢測等功能，對公路工程的施工階段進行優(yōu)化、提升，使整個施工過程更加合理有序、安全有效。BIM技術的應用，對公路的任何階段都將起到深遠影響。

參考文獻：

[1]張博，楊洋.BIM在高速公路建設前期標準化管理中的應用[J].中國管理信息化，2017，20（3）：151-154.

[2]趙紅紅.信息化建筑設計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[3]郭紅領，潘在怡.BIM輔助施工管理的模式及流程[J].清華大學學報(自然科學版)，2017，（10）：71-77.

[4]王廣斌，劉守奎.建設項目BIM實施策劃[J].時代建筑，2013，（2）：48-51.

作者：張民 單位：天津市公路工程設計研究院