探究BIM技术在公路设计中的应用

2020-07-29任菲菲

商品与质量 2020年21期

任菲菲

山西通畅工程勘察设计咨询有限公司山西太原 030006

1 BIM技术的特点及其优势

BIM技术是一项以建筑数据为基础，利用计算机平台搭建建筑模型的数字化仿真技术[1]。该项技术的应用首先需要对目标对象进行各项参数的识别，然后结合目标模拟对象的特点进行信息处理，最终通过计算机平台展示所搭建的模型。BIM技术之所以得到广泛地应用与推广，其根本原因在于具有强大的信息采集与处理功能，并且可以为工作人员提供各阶段结构模型的动态演示和分析功能，大大提升设计方案准确性[2]。与传统建模相比较，BIM技术具有以下优势：一、模型参数化。当模型中某一参数发生变化时，其他各相关部分的参数会自动更新。二、结构可视化。应用BIM技术对目标对象进行三维立体化模拟可以完整展现出模拟对象的基本特征以及细节特征。三、效益最大化。通过BIM技术可以对多个施工方案进行比较，从而选择最具性价比的道路施工方案，有效节约施工成本。

2 BIM技术在公路设计中的应用分析

2.1 BIM参数化建模

BIM技术以其强大的优势被广泛应用于公路设计工程中。三维模型设计是BIM技术应用的基础，一个完整的公路工程设计施工计划所涉及的流程十分复杂、使用的物料数量众多，为保证整个工程的顺利开展，应用BIM技术建立工程模型可以有效提高工程建设效率，节约建造成本。在项目设计阶段利用BIM技术实现对建设工程的建模处理主要涉及以下几个方面：

（1）地形图处理。在公路工程中，施工道路的地形图通常有两种形式：一是三维地形。这种地形图的特点是图形中所标注的高程点标高即为实际高程。二是二维地形。这种地形图的特点是图形中高程点的实际高程为零，具体高程要标注在高程点旁边。在实际工作中，工作人员首先打开图层管理器，将除高层点以外的全部图层进行反向选取并冻结，然后点击“创建曲面命令”选取操作对象并点击确定按钮，接下来找到软件中的“曲面图形菜单”点击工具栏，在图形对象上点击右键选择“添加”并在弹出的对话框中选择“块”点击确定，最后选取所有图形中的高程点，按回车键，至此，曲面创建完成。制作完成后，工作人员可以利用查看器来观察当前所创建的图形。

（2）道路中心线设计。中心线是道路设计的基本要素。在结合具体建设要求设计道路时，首先要保证中心线设计合理。工作人员应该利用BIM技术将规划确定的线位进行拟合，并按照工程设计具体规范，适当调整道路设计中心线的曲线半径、长度以及其他基本要素。在实际工作中，工作人员将已经确定好的中心线插入到地形图中，然后将插入地形图中的中心线转换为多段线，接下来点击路线菜单下的对应选项选取目标中心线并在软件锁弹出的对话框中输入当前路线名称、选择路线样式以及路线标签，输入完成后单击确定按钮，至此便完成中心线的基本设计。

（3）道路纵断面设计。当前，我国道路工程建设项目在设计道路纵断面时，通常会选择应用到BIM技术中的纵断面设计功能。该项功能实现的基本流程大致为：“编制-生成原地面线-绘制-拉坡线”。在绘制拉坡线过程中，需要结合具体要求，适当调整曲线的参数，当满足所有设计要求后，将其存储为竖曲线文件。设计人员在相应的设计软件中调用原地面线文件、竖曲线文件，最终生成符合设计要求的道路纵断面设计图。目前，在公路设计时，应用Civil3D程序可以简化设计步骤，因为在该软件的菜单中点击“从曲面创建纵断面”命令便可以直接生成地面线，并且当设计人员对中心线进行相应修改后，地面线的相关参数会自动更新，大大节约设计成本[3]。

（4）道路横断面设计。在Civil3D程序下进行道路横断面的设计，同样也体现出动态关联特性，当其他设计要素发生变化后，道路横断面也会产生相应的变化，进而保证道路模型可以实时更新。应用Civil3D进行道路横断面设计，具体操作流程如下：

图1 道路横断面设计流程图

2.2 BIM技术在工程量统计及方案选择方面的应用

通过应用BIM技术，工作人员可以结合当前施工路段的具体地质情况以及施工要求对工程量进行合理估算。公路工程的整个施工流程涉及数量众多的施工要素，比如挖方量、路基填方量、施工护栏数量、排水工程总量等等，这些是道路施工必然涉及的内容，同时这些工程建筑材料的采购与使用直接影响公路项目的总体成本支出，所以应用BIM技术对各个施工工程量进行预估可以帮助相关工作人员对施工概况进行整体把控，进而合理调控资金支出，优化施工方案。

2.3 BIM技术在工程管理信息化方面的作用

在公路工程领域中，应用BIM技术有利于实现公路工程设计信息化管理。例如在实际施工之前工作人员可以利用BIM技术对公路设计方案进行调试和检测，避免公路设计方案存在漏洞与不足。另外，当公路工程开始施工之后如果现场施工人员发现公路实际施工情况与设计方案并不相符，可以在系统中及时修改公路设计方案。与传统人工设计图纸方案修改方式相比，应用BIM模型修改公路方案，在某一环节修改相关参数时，该模型中其他部分也会随之改变，极大节约人力设计成本，提高设计效率。并且，在全运营阶段，工作人员通过BIM技术可以借助于计算机平台对各项信息进行高效管理，优化资源配置，实现工程管理信息化。