BIM技术在公路工程设计的应用

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【摘要】：bim作为一种集大数据计算、三维可视化建模、协同工作等创新点的工具与生产方式，依托信息化的便利，相比众多传统行业具有更大的优势。文章通过阐述BIM技术的可视化建模、精确的工程量计算与分析、多领域协同作业等特点，介绍了公路工程在设计阶段利用BIM技术带来的创新方法及对传统公路设计有着深远的影响。

【关键词】：BIM；公路工程；设计

1BIM简述

1.1概念

“BIM”作为一个新鲜事物，出现在21世纪的全世界建筑业中。“BIM”源自于“BuildingInformationMod-eling”写，为建筑信息模型。BIM的出现使各国的建筑业都发生了魔力般的变化，无论是建设质量还是劳动生产率的提高，甚至是返工和浪费现象都大幅减少，建设成本得到了节省，建设企业的经济效益得到了改善[1]。BIM拥有强大的信息处理能力，通过获取建筑工程项目的各项相关数据，对建筑进行模型建立，利用数字信息仿真模拟技术，表达建筑物所具有的真实信息。对BIM了解处于表面层次时，总会认为BIM是3D效果图，是动画展示，是一款单一的设计软件，这样的认识是片面的，甚至可以称的上是错误的。BIM不是一个生成2D图纸的3D工具，而是一个新型的过程，是一种全新的工作模式，是保证工程项目各方紧密协作、顺畅交流的基础。

1.2应用概况

BIM是公路水运工程建设的大势所趋，BIM技术在交通行业的应用创新，使公路水运建设工程向前进一步发展，不仅可以提升工程自身质量，更使人民群众的出行变的安全、便利，为社会物资的高效运输提供了可靠性的保障。BIM技术的应用有助于打造品质工程，保障工程质量与人员财产安全；有助于对工程本质的安全防范和风险可控，使工程各项安全稳定进行。在公路工程项目的整个生命周期中，包含着建设单位、设计单位、施工单位等众多参与方，产生的信息庞大而繁乱。在管理过程中，因信息沟通不畅进而会导致整个生命周期中信息的丢失，很大程度上制约了项目管理水平和效率，不利于整个行业的发展。将BIM技术应用到公路工程的全生命周期中，彻底解决了传统的设计、施工、运维管理各方面信息碎片化、孤岛效应的问题并且融合互联网及物联网应用，将工程项目各参建单位联接在一个结构合理、数据高度共享、施工安全质量可视化控制、严谨高效的综合管理系统中，实现以计划、进度、费用、质量、安全等管理信息动态驱动的多维度、多角度管理方式，实现对公路工程项目全生命周期的现代化、科学化、智能化、规范化、精细化管理[2]。

2BIM应用软件对比

目前市场中，主要是来自Bentley和Autodesk两个企业的软件。

3BIM的特点

BIM技术在公路设计中的应用打破了公路设计阶段的传统模式，传统的二维设计模式已不能满足现代的设计要求，由二维设计向三维可视化设计的转化已成为我们的普遍选择，BIM技术对二维设计向三维可转化的实现，对设计效率和设计水准的提升都做出了更高的要求，有着重要的影响和意义。作为一种强大的信息处理技术，它具有五大特点，即可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性[3]。

3.1可视化建模

BIM技术在公路设计中的应用和推广中有着很大优势，可视化建模便是优势其一。BIM技术可以整合公路设计中的有关信息，例如路线信息、路面信息、周边景观信息等，然后根据这些信息建立起3D信息模型，可以避免传统CAD图纸无法表达复杂三维形态问题，从而使其变成可视化的状态；另外，BIM技术可以快速准确的查找出图纸中的漏洞和错误，从而为公路工程项目设计质量提供极大的保证。

3.2精确的工程量计算与分析

BIM模型中的工程量信息是可运算、可统计的，计算机可以自动识别模型中构件的几何属性信息，对所构建模型的工程量进行自动统计并生成统计表。将基于BIM模型统计出的工程量与设计工程量进行对比，可以核查图纸工程量是否正确并对工程量产生差异的原因进行分析。土石方工程量的核算往往是工程预算与结算中的争议焦点，运用BIM技术能够让技术人员直观、便捷、精确的开展土石方的填挖方量计算，大大节约了计算的时间，提高了数据的准确性，对项目的成本管控发挥了重要的作用。根据模型中各类基础要素信息对构建进行统计分类，按照用户对数据的实际需求制作符合用户使用习惯的工程量综合统计、计算、查询体系，服务于用户在工程量检索方面的各类要求。

3.3多领域协同作业

在公路设计的过程中，如果可以运用BIM技术，就可以规避传统公路设计中存在的问题和局限性，实现数据共享、信息互通、多领域协调、共同作业，提高工作效率和工作质量。而且BIM技术在公路设计中的应用让公路建设更加系统，更加协调和高效。

3.4优化性

公路设计的过程具有时间长、细节多、任务繁杂的特点。在整个设计过程中，需要不断的对设计方案进行修改和调整并最终得出一个合理的、科学的设计方案。相比于传统的公路设计，BIM技术可以更直观更方便的查看公路的三维动态效果，同时也可以根据实际情况随时变更设计，改变设计方案。

3.5方案比选

在公路的规划设计阶段，选线工作的至关重要的。正确的路线选择不仅要满足在公路起终点间具有合理、可靠、经济的特点，能够确保公路施工阶段的顺利进行，还要充分考虑道路周围的环境、人文等因素的影响，最大程度减少环境破坏，不影响周围居民的正常生活。传统公路路线设计常利手工绘图设计的方式，但是多年的实际应用证明，这种设计方式存在一定的局限，随着近年来BIM技术与GIS技术的应用，通过倾斜摄影技术对拟选定线路沿线进行航拍并生成三维数字地形，利用BIM软件将拟选定的方案构建三维模型，通过BIM模型和三维地形的拟合，能够快速、直观、便捷的对线路选线方案进行比选，确保所设计的公路路线方案合理可行，满足公路工程设计的所有相关要求。

3.6停车视距检验

停车视距的定义为从驾驶人发现车道上有障碍物到汽车在障碍物前安全停滞所需要的最短距离，这段距离包括着反应时间行驶的距离、制动距离以及在时间行驶的距离、制动距离以及在汽车停止以后距离前方障碍物的安全距离。行车视距作为分析和评价公路设计和使用质量的重要指标，对行车的安全有着密不可分的关系。目前在公路路线设计方案中对行车视距的设计，主要从平面线形和纵面线形两个方面进行思考。在BIM模拟技术的新型技术下，通过BIM技术对公路的全方位区域建立三维可视模型，利用计算机平台来模拟交通条件下的车辆行驶状态，使车辆的行驶位置分别位于两个单向行驶车道的中心点位置，通过系统自动计算出驾驶人视点位置与前方路面障碍物的最远距离。这样不仅能够及时发现因路面和行车道几何线型条件不足而造成的视距不足的情况，还能够检查出公路附属构造物对视距的遮挡，以此达到对视距进行检验的目的[4]。

3.7碰撞检查

公路工程在施工过程中会涉及到众多专业领域，对施工技术人员的空间想象能力提出了非常高的要求。如果在设计过程中，不能够对发现的碰撞错误进行及时改正，就会对施工阶段的人力、材料、工期等造成重大损失。利用BIM碰撞检查的技术可以大幅较少此类问题的出现。1）BIM模型让管理人员和施工人员清楚的了解工程结构内容，在对结构物虚拟可视过程中，事先排除施工隐患。2）利用BIM模型进行碰撞检测，能够提前发现结构内部的碰撞问题，避免在以后的施工过程中造成不必要的损失，起到工程预防的作用，从而对设计图纸进行了校审确保图纸的准确性。3）利用模型所见即所得的特点，及时发现在空间上构件间的冲突与碰撞，对出现的问题及时解决，防止在设计阶段的错误传递到工程的施工阶段，致使出现施工返工现象，对人力、物力、财力造成损失。

4结语

本文主要介绍了BIM在公路设计中的应用特点，利用BIM技术的可视化建模、精确的工程量计算与分析、多领域协同作业、优化性、方案比选、停车视距检查、碰撞检测等功能，对公路工程的施工阶段进行优化、提升，使整个施工过程更加合理有序、安全有效。BIM技术的应用，对公路的任何阶段都将起到深远影响。

参考文献：

[1]张博，杨洋.BIM在高速公路建设前期标准化管理中的应用[J].中国管理信息化，2017，20（3）：151-154.

[2]赵红红.信息化建筑设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[3]郭红领，潘在怡.BIM辅助施工管理的模式及流程[J].清华大学学报(自然科学版)，2017，（10）：71-77.

[4]王广斌，刘守奎.建设项目BIM实施策划[J].时代建筑，2013，（2）：48-51.

作者：张民 单位：天津市公路工程设计研究院