張樂(lè)

【摘要】隨著交通運(yùn)輸業(yè)地位的日益凸顯，我國(guó)公路工程規(guī)模不斷擴(kuò)大。公路工程設(shè)計(jì)是影響公路工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，而建筑信息模型（BIM）是優(yōu)化公路工程設(shè)計(jì)的新工具。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM技術(shù)在公路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，有助于提高工程質(zhì)量。因此，本文首先論述了BIM技術(shù)特點(diǎn)，然后分析了我國(guó)公路工程設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，最后提出公路工程中的BIM技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，以期提高我國(guó)公路工程質(zhì)量，保障公路運(yùn)輸安全。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);公路工程設(shè)計(jì);質(zhì)量;運(yùn)輸安全

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.152

信息時(shí)代，信息技術(shù)逐漸影響公路工程設(shè)計(jì)，而充分利用先進(jìn)信息技術(shù)，能夠有效提高公路工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性與可行性，保障公路工程順利施工。近年來(lái)，我國(guó)大力開(kāi)展公路工程，但是影響公路工程設(shè)計(jì)水平的因素較多，設(shè)計(jì)質(zhì)量要求高。因此，公路工程設(shè)計(jì)要合理利用BIM技術(shù)，降低各種不確定因素的影響，不斷修改與完善方案，保證方案質(zhì)量[1]。

1、BIM技術(shù)的概念及特點(diǎn)

1.1概念

BIM技術(shù)通常指的是建筑信息模型，設(shè)計(jì)人員通過(guò)多種方式獲取工程數(shù)據(jù)信息，然后結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際條件，建立具有相關(guān)真實(shí)信息的模型。最早運(yùn)用BIM技術(shù)的是建筑工程，隨著B(niǎo)IM技術(shù)在建筑工程中的作用越來(lái)越明顯，其逐漸推廣并應(yīng)用于其他領(lǐng)域。BIM技術(shù)以真實(shí)、有效的數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，因此數(shù)據(jù)信息收集是否準(zhǔn)確是影響B(tài)IM技術(shù)應(yīng)用效果的關(guān)鍵因素。

1.2特點(diǎn)

目前，BIM技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用仍處于探索階段。人們要研究BIM技術(shù)特點(diǎn)，優(yōu)化BIM技術(shù)的相關(guān)軟件應(yīng)用，為我國(guó)公路工程科學(xué)、可靠的設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持，加快我國(guó)公路建設(shè)進(jìn)度。從整體來(lái)看，BIM技術(shù)具有可視性、協(xié)同性、準(zhǔn)確性和模擬性。

1.2.1可視性

BIM技術(shù)具有可視性，能夠?qū)崿F(xiàn)工程周邊環(huán)境狀況和公路路面路基設(shè)計(jì)的可視化展現(xiàn)，清晰地呈現(xiàn)公路工程的三維情況和立體模型，將公路工程施工各環(huán)節(jié)展示出來(lái)。三維模型的呈現(xiàn)能夠讓設(shè)計(jì)人員在立體模型中尋找設(shè)計(jì)靈感。

1.2.2協(xié)同性。公路工程設(shè)計(jì)涉及的環(huán)節(jié)眾多，需要各部門(mén)加強(qiáng)溝通，尤其是設(shè)計(jì)單位、施工單位之間的溝通與交流。BIM具有協(xié)同作用，能夠提供協(xié)同服務(wù)，為相關(guān)單位提供信息，使信息得到共享，使工程相關(guān)的各個(gè)主體準(zhǔn)確表達(dá)需求，減少因溝通不暢造成的失誤，有效節(jié)約設(shè)計(jì)成本，避免設(shè)計(jì)人員為了得到數(shù)據(jù)信息而重復(fù)工作，提高設(shè)計(jì)方案的實(shí)效性[2]。

1.2.3準(zhǔn)確性

BIM技術(shù)利用獲取的數(shù)據(jù)作為參數(shù)，直觀地展示公路工程三維立體模型。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，設(shè)計(jì)人員可以快速計(jì)算出工程現(xiàn)有曲面及設(shè)計(jì)曲面之間的土方量，并生成土方調(diào)配表，確定工程挖填量、土方堆放位置及移動(dòng)方向等數(shù)據(jù)，進(jìn)而明確工程材料需求量。各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)計(jì)算減少了工程施工的誤差率。

1.2.4模擬性

不同于其他技術(shù)，BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可視化模擬。設(shè)計(jì)人員可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的分析能力和篩選能力，有效獲取相關(guān)參數(shù)，并建立公路工程三維立體模型，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在公路工程中，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用BIM技術(shù)，能夠快速確定公路的坡度、線型、交互式平面交叉路口模型等，由于施工圖和標(biāo)注始終處于最新?tīng)顟B(tài)，設(shè)計(jì)人員可以集中精力優(yōu)化設(shè)計(jì)[3]。

2、我國(guó)公路工程設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在我國(guó)，BIM技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于建筑、港口等行業(yè)。目前，BIM技術(shù)在建筑、港口中的應(yīng)用能夠貫穿“建管養(yǎng)運(yùn)”整個(gè)過(guò)程，取得了良好效果。與建筑、港口工程相比，公路工程設(shè)計(jì)和施工本身的影響因素較多，尤其是前期設(shè)計(jì)，需要考慮的影響因素更多，專(zhuān)業(yè)性更強(qiáng)。因此，人們要系統(tǒng)地研究、了解與學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，并做好運(yùn)用與推廣。目前，我國(guó)設(shè)計(jì)人員對(duì)BIM技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用了解較為片面，不夠深入，BIM技術(shù)應(yīng)用較為單一，以構(gòu)建CAD三維模型為主，沒(méi)有充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)。

3、公路工程設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

公路工程設(shè)計(jì)是建設(shè)單位建設(shè)目的及建設(shè)要求的集中體現(xiàn)，是施工單位能否保質(zhì)保量如期完成公路工程施工的重要指南?？茖W(xué)、合理的公路工程設(shè)計(jì)方案在整個(gè)公路工程中起著關(guān)鍵性作用，直接決定公路工程質(zhì)量。因此，研究公路工程設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，具有現(xiàn)實(shí)性和必要性。

3.1利用BIM技術(shù)進(jìn)行環(huán)境模型處理

3.1.1建立環(huán)境模型的必要性

公路工程設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用BIM技術(shù)的關(guān)鍵步驟是以獲取的數(shù)據(jù)作為參數(shù)，建立公路工程環(huán)境模型。建立環(huán)境模型是公路工程結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，能夠有效保障后期設(shè)計(jì)的正常進(jìn)行，環(huán)境模型涉及的參數(shù)是科學(xué)預(yù)測(cè)公路工程量的依據(jù)，能夠?yàn)楣こ塘繙y(cè)算提供數(shù)據(jù)參考。同時(shí)，環(huán)境模型的建立能夠保障后期公路施工的順利進(jìn)行。

3.1.2建立環(huán)境模型的要點(diǎn)

公路工程設(shè)計(jì)階段要建立環(huán)境模型，其間主要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)取得三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再根據(jù)CAD地形圖的矢量化特點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)算和數(shù)據(jù)分析，以確保其符合公路工程地面情況，在此基礎(chǔ)上建立三角網(wǎng)格地形模型[4]。然后，要借助航拍及衛(wèi)星等手段，對(duì)比航拍照片、衛(wèi)星照片與三角網(wǎng)格地形模型，以達(dá)到重疊為止，這樣能夠充分保證地面狀況、地質(zhì)地況真實(shí)、清晰，根據(jù)實(shí)際需要，為環(huán)境模型添加相關(guān)內(nèi)容，完善環(huán)境模型板塊，尤其是地面實(shí)際分布的鐵路、公路以及已有規(guī)劃區(qū)。

3.2利用BIM技術(shù)進(jìn)行工程模型處理公路工程設(shè)計(jì)階段，人們要合理利用BIM技術(shù)進(jìn)行工程模型處理。

3.2.1構(gòu)建三維路線模型

當(dāng)前，部分公路工程設(shè)計(jì)單位仍主要運(yùn)用二維線路設(shè)計(jì)，較少使用三維路線模型。這是因?yàn)槎S線路設(shè)計(jì)可以有效地對(duì)公路工程相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行匹配，比較靈活，局限較少。但是，當(dāng)路線平縱發(fā)生變化時(shí)，二維路線設(shè)計(jì)往往不能及時(shí)感應(yīng)，不利于設(shè)計(jì)方案的及時(shí)調(diào)整與優(yōu)化。利用BIM技術(shù)構(gòu)建公路工程三維路線模型，可以實(shí)現(xiàn)路線平縱設(shè)計(jì)功能，并實(shí)時(shí)對(duì)路線平縱進(jìn)行調(diào)整，減少追蹤路線平縱變化的時(shí)間消耗，提高了這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)效率。

3.2.2構(gòu)建路基路面模型

構(gòu)建公路工程路基路面模型的主要方法是定制橫斷面模板。公路工程設(shè)計(jì)階段，橫斷面模板主要考慮的因素是道路綠化帶位置、路面結(jié)構(gòu)、擋墻位置、人行道寬度與線型、路面邊坡、道路兩邊邊坡和排水溝等，根據(jù)各個(gè)因素的要求尺寸，定制橫斷面模板，以確保后期施工條件的實(shí)現(xiàn)。另外，對(duì)于具體涉及的各部分工程量，可在模型中根據(jù)各計(jì)算公式得到具體的數(shù)據(jù)。

結(jié)語(yǔ)：

公路工程設(shè)計(jì)充分利用BIM技術(shù)，有助于提高公路工程設(shè)計(jì)水平和施工質(zhì)量，方便后期養(yǎng)護(hù)管理。在公路工程中，BIM技術(shù)應(yīng)用主要通過(guò)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)等方面體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]邊磊.公路交通安全設(shè)施工程施工質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（19）：254-256.