BIM技术在公路工程设计中的应用分析

2021-04-22李金武

科技经济导刊 2021年10期

李金武

（甘肃省交通科学研究院集团有限公司，甘肃兰州 730030）

众多与公路桥梁有关的工程一般规模较大，设计过程都显得相对复杂，在发展中提出更高的技术要求。因此，只有在建设的过程中建立与BIM信息模型相一致的施工模型才能够使得该技术更好地运用于施工过程中，进而提高设计方案的可行性，BIM技术也可以在发展中更好地满足施工企业的实际需要，因此被公路工程设计人员广泛应用。

1.BIM技术的概念

BIM作为一种常用的建筑信息模型一直都被广泛地运用于公路工程建设和运营过程中。项目内部的不同参与方会借助一个合适的平台来操作不同的信息，并借助软件来指挥整个项目施工的过程。随着BIM技术的深入研究，与BIM技术相关的软件平台正不断完善。到目前为止，BIM技术正被运用于不同行业中。到2017年，我国所颁布的《建筑信息模型施工应用标准》对BIM进行了全面的定义：它指的就是在一定的建设工程周期内运用数字来表达建筑物内部物理和功能，最终再提升运营效果。常规的BIM技术可以借助计算机技术来形成一个较为完整和有一定逻辑关系的工程信息库，这样才能够提供更加高质量的服务。

目前常见的BIM技术主要是由美国著名的Autodesk公司在2002年提出的概念，目的就是为了更好地实现建筑信息的集成，并学会将建筑的设计、施工和项目的终结更好地结合在一起，并方便更多的人进行查阅。如果能够高效地运用BIM技术不仅可以更好地提升工作效率，更可以直接降低工作的成本。目前，常见的BIM技术已经在全球范围内被认可。

简单看，BIM技术的含义主要有以下三点内容：第一，BIM技术是以三维数字技术为基础的，最终目的是为了集成与不同建筑工程项目有关的数据信息，并更好地表现出不同类型工程项目的特性。第二，BIM技术是一个较为完善的信息模型，可以将建筑项目内部不同生命周期阶段的数据更好地集中在一起，最终对整个工程项目进行描述，也才能够提供可以被查询的数据。第三，BIM数据作为一种单一的数据源，实际可以解决不同工程数据之间存在的不同问题，更是项目实现数据共享的重要平台。

2.BIM技术在公路工程设计中的优点

常见的BIM技术之所以能够融入公路工程建设中，主要表现出如下几点优势：

2.1 可视化

公路设计的整个过程并不简单，在设计时会包含较多的数据。多数设计人员不仅需要在设计的过程中考虑到多个方面的因素，更需要从不同角度出发来考虑设计方案的合理性[1]。只有高效地运用BIM技术才能够构建较强的三维模型，并让模型朝着可视化的方向发展，模型运行的成果不仅可以被运用于不同种类的效果图内部，更可以让整个项目在建设和运行的过程都可以在可视化的状态下高效进行。

2.2 协调性

多数BIM技术具有很强的协调性。一般在设计公路工程时，不同专业的设计人员难免会存在沟通不到位的现象，也会存在一定的冲突。但是如果能够有效地运用协调性较高的BIM技术就可以在第一时间有效地解决各大专业中存在的碰撞问题。

2.3 优化性

所有BIM的模型都可以在较短的时间内勘察整条公路的信息。其主要的信息是由几何信息、物理信息和其他不同类型的信息有效地融合在一起，并借助计算机来生成不同类型的方案，最终才能够在控制有关维度的基础上选择出更高级的设计方案。如果遇到较为复杂的项目，传统的设计并不能够发挥更大的作用，此时专业人员就可以借助合适的BIM技术来解决各类公路建设中存在的问题，并得出较好的效果。

2.4 可出图性

在传统的环境下，几乎所有的图纸都是单独存在的，绘制图画的过程需要由平面向立体进行过渡。但是，随着项目的进行，内部的变化将会变得非常复杂，最终就会使得绘图的过程出现错误[2]。因此在运用BIM技术时，专业人员需要整体展示整个公路勘察的过程，之后再在检查和修改设计之后消除相应的错误，最后才能够得出一个合适的检测报告。从上述分析可以看出，如果能够将BIM技术有效地融入公路工程设计中自然可以使得大量的工程师从图纸中解放出来。

2.5 可模拟性

BIM技术不仅可以模拟新的3D画面，也可以实现包括紧急疏散、日照、热能传导和其他不同方面的模拟。在分析不同工程情况的内容看，BIM技术更可以实现对不同人员的高效疏散。

3.BIM技术发展革沿

BIM作为一种常见的技术已经在不同行业内部都发挥非常重要的作用，与BIM相关的工作方法也在不断地发生变革。BIM技术最早的雏形可以追溯到上世纪70年代，是著名的查克伊士曼在1975年所提出的新概念。一直到上世纪的80年代，英国也在进行了与BIM技术相关的研究，很多英国的专家甚至也在用不同的论文直接描述类似RUCAPS建筑模型，以便更好的让不同类型的BIM技术能够适应行业的发展。21世纪之前，因为受到计算机硬件和软件水平的制约，BIM技术只能够被当作一中学术研究对象，甚至很难直接在工程实际应用中发挥应有的作用。在21世纪之后，随着计算机硬件技术水平的不断发展和对建筑生命周期的理解，BIM技术的变革风潮也在全球范围内席卷开来。发展到今天，BIM技术已经在包括美国、新加坡、英国、韩国、日本、北欧、香港和其他不同的地区都取得了一定程度的发展。

4.BIM在公路设计阶段的应用方向

BIM技术可以在公路工程设计的过程中运用于如下几个方面：

不同类型的分子筛对VOCs的吸附效果不同，这就要求对分子筛进行化学修饰和改性，提高对VOCs的去除效果。许永童等[10]采用盐酸对海泡石粉粒进行改性，然后加入无机黏结剂搅拌，制备得到改性海泡石基分子筛；该分子筛用于净化有机废气时，具有吸附速率快、吸附容量高、脱附彻底的优点。卢晗锋等[11]采用高分子有机树脂聚合单体——苯乙烯、二乙烯苯或甲基丙烯酸甲酯为改性材料，对介孔分子筛进行改性，制备得到的改性介孔分子筛孔道尺寸减小，对低浓度有机废气的吸附性能显著提高，尤其是其水热稳定性得到大幅提高，在多次吸附-脱附循环后仍能保持良好的吸附性能。

4.1 道路建模

可利用各类道路基础数据和地形数据来构建一个与地面、道路和桥梁有关的三维模型，之后再利用不同的卫星来处理不同的数字影像，这样才能够营造出一个虚拟的公路空间。

例如，新式的交互式平面交叉路口模型就是让BIM软件融合在公路上的常用模型。一方面专业人员可以通过利用包括人行道、车行道和其他不同的组件来更好地设计环岛，或者再在直接分析其设计标准的基础上创建属于自己的部件，这样不仅可以使得广大施工图纸和标注都处于最新的状态，更可以让广大设计师都能够集中精力提升设计的效率。

4.2 碰撞检查

不同的工程项目内部都可能会产生不同的冲突，此时各大工程师就可以借助碰撞检查来解决实际的问题。系统内部已经将合适的二维图纸变成三维模型，在运用碰撞检查时，合适的软件可以在第一时间就找出内部的逻辑关系。

4.3 项目管理

项目管理是整个公路项目施工的核心，在工程管理中发挥着非常重要的作用[3]。在实际运用BIM技术时可以将项目管理作为管理工作中的核心，并通过充分发挥计算机技术来综合利用各类项目管理信息，更好地提升施工、招投标、合同管理和设计变更的效率。事实证明，只有有效地应用计算机技术才能够更好地弥补项目管理工作中存在的不足，并最终提升工程管理的效率。

4.4 一体化的信息管理系统

构建一体化的信息管理系统一直都在公路管理中发挥非常重要的作用。一体化的信息管理过程不仅可以规范公路工程各方面的内容，更可以有效地实现高效管理，最终才能够提升使用资源的效率。此外，借助计算机技术来构建一体化的信息管理系统时，专业人员更可以将各类施工方案、图纸设计和施工招标过程更好地集中在一起，这样才能够更好地设计出与工程相互适应的一体化信息管理系统[4]。

多数公路工程内部包含了较多的数据。因此，在运用BIM技术构建信息管理系统时不仅需要准备扩展性较强的数据库平台，更需要将不同的数据更好地集合在一起，最终才能够更好地提升数据使用的效率。

4.5 空间管理

4.6 设施管理

当BIM技术被运用于设施管理中时，主要的内容是由设施装修、空间规划、维护操作和其他不同方面的内容构成。多数业主和运营商会在维护和运营设备的过程中耗费很多成本。BIM技术运用的最终目的就是能够让整个建筑项目变得更加协调一致，并高效地计算不同类型的信息，目前此类信息非常适合被共享和应用。

5.案例分析

5.1 工程分析

某高速公路建设项目的总体长度为10.452km，合同额度为8.83亿元，整个工程主要由外纳互通立交、主线收费站、外纳隧道和其他不同阶段的工程组成，整个工程是由中铁二十一局集团第三工程有限公司承建施工[5]。

5.2 项目难点

本项目深度较深，在实际施工时专业人员需要在具体分析地质报告运行情况的基础上来有效地了解项目所在地施工的实际情况，并更好地勘察本地区在施工时存在的风险，为的是让整个工程项目运行的更加顺利。

5.3 BIM 模型应用

BIM模型运用的目标包括如下几点内容：

第一，在对图纸进行审阅的基础上能够更好地分析其中存在的问题，并组织不同的人直接对图纸进行会审；第二，直接利用BIM模型来检测整个项目主体，并有效地分析不同主体部分之间产生的冲突；第三，可以利用BIM技术直接制作一个三维可视化的动画，并充分利用模拟动画和现场的技术人员进行交底，最终能更好的提升施工质量；第四，可以通过结合BIM漫游软件对整个区域进行漫游，最后再提升可视化检查的效率。图1为整个BIM模型。