段宗國

（安徽省公路工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230031）

0 引言

BIM 技術(shù)是一項(xiàng)綜合技術(shù)，可以基于3D 數(shù)字技術(shù)對改擴(kuò)建工程進(jìn)行動態(tài)模擬，在此基礎(chǔ)上增加幾何信息、非幾何信息、公路橋梁建設(shè)可測量部分?jǐn)?shù)據(jù)和其他相關(guān)信息。公路橋梁改擴(kuò)建工程建設(shè)的路線較長，涉及的環(huán)節(jié)較多，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、方案科學(xué)，應(yīng)引入BIM 技術(shù)。在改擴(kuò)建工程中，BIM 技術(shù)應(yīng)貫穿全程，包括項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)、工程造價和后期維護(hù)等方面。BIM 技術(shù)可以還原既有工程，明確新舊結(jié)構(gòu)的銜接點(diǎn)，模擬改造過程，提升勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量。目前BIM 技術(shù)的應(yīng)用仍處于初級階段，加強(qiáng)BIM 技術(shù)的研發(fā)，可以更好地提升建筑質(zhì)量和水平。

1 BIM 技術(shù)的應(yīng)用意義

在信息技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，建筑信息模型技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其應(yīng)用大大提高了工程建設(shè)的安全性和穩(wěn)定性。

在施工中，應(yīng)用BIM 技術(shù)可以對施工全過程進(jìn)行監(jiān)測，包括建設(shè)方案、工程施工和工程報價等內(nèi)容。建筑信息模型可以為施工作業(yè)提供可視化圖像，直觀地呈現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙，模擬改造過程，以此來保證改造工程質(zhì)量[1]。

在公路橋梁改擴(kuò)建工程建設(shè)等公共設(shè)施的建設(shè)項(xiàng)目中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以快速提取信息、構(gòu)建數(shù)字模型、清晰呈現(xiàn)原有橋梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員結(jié)合改擴(kuò)建要求進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后，利用BIM 技術(shù)呈現(xiàn)改造效果，明確改造設(shè)計(jì)中的不足，并進(jìn)行深入優(yōu)化。

BIM 是極其復(fù)雜的程序。BIM 圖像看似是CAD圖像，實(shí)則不然。在制作組件時，需要結(jié)合建筑實(shí)際情況，明確各組件之間的關(guān)系，呈現(xiàn)精確、完整的工程布局，使設(shè)計(jì)人員、施工人員了解整個改擴(kuò)建的流程和重點(diǎn)內(nèi)容。在施工中，依托BIM 技術(shù)可以規(guī)避潛在風(fēng)險和安全隱患，確保各環(huán)節(jié)的有效銜接，使施工處于動態(tài)智能化分析狀態(tài)，可以對施工進(jìn)行有效的把控、監(jiān)督。

公路橋梁改擴(kuò)建工程范圍很廣，在前期工作中，需做好現(xiàn)場勘察工作，通過實(shí)地勘察，了解公路橋梁工程所在地的地形地貌，建立數(shù)據(jù)庫。進(jìn)入新時代，效率成為競爭的關(guān)鍵，BIM 技術(shù)能夠很好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用，依托GIS、CAD 等先進(jìn)技術(shù)，彰顯信息化、智能化的技術(shù)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)新舊結(jié)構(gòu)的有效銜接[2]。

2 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 綜合性和可視化

BIM 技術(shù)是近些年來應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，是一個完整的綜合體系，可以貫穿工程設(shè)計(jì)、施工的整個過程，呈現(xiàn)清晰的可視化圖像，實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)的動態(tài)模擬分析。

BIM 技術(shù)并不是單一的技術(shù)，而是擁有多個軟件的大型智能軟件系統(tǒng)，其中的3D 模擬數(shù)據(jù)庫可以為工程建設(shè)提供有力的保障，準(zhǔn)確反映施工的整體過程，使施工處于可視化的狀態(tài)下開展[3]。

BIM 技術(shù)的綜合性表現(xiàn)在其能夠應(yīng)用于公路橋梁改擴(kuò)建工程的整個施工過程中，可視化的數(shù)據(jù)和圖像信息能夠?yàn)槭┕ぬ峁└嗫赡苄?，通過整理和分析數(shù)據(jù)，可以得出更符合實(shí)際情況和改建需求的施工方案。在施工中實(shí)現(xiàn)了全程監(jiān)控，確保各環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)變更概率，保證改擴(kuò)建工程質(zhì)量達(dá)到國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，延長公路橋梁使用年限。

BIM 技術(shù)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)平面設(shè)計(jì)圖紙的不足，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將傳統(tǒng)的平面線條圖像轉(zhuǎn)變?yōu)?D 立體模型，清晰地呈現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)、細(xì)化構(gòu)件信息、真實(shí)反饋各構(gòu)件之間的關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中，工作人員可以借助3D 立體模型協(xié)調(diào)工作、優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決施工重點(diǎn)、難點(diǎn)問題。

與此同時，BIM 技術(shù)在3D 的基礎(chǔ)上引入4D 和5D模式，可以直觀地呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)信息，使設(shè)計(jì)人員明確新舊結(jié)構(gòu)的差異，理清二者之間的關(guān)系，進(jìn)而完善設(shè)計(jì)方案，促使公路橋梁改擴(kuò)建工作有序推進(jìn)。

2.2 多種項(xiàng)目模擬性

公路橋梁改擴(kuò)建工程需要考察原工程的基礎(chǔ)條件和情況，通過測量建筑物實(shí)際長度和公路橋梁的實(shí)際情況，模擬出改擴(kuò)建方案的所有可能性。在這過程中，公路橋梁的實(shí)地勘探需要考慮施工中的所有情況。

BIM 技術(shù)是3D 信息模擬技術(shù)，可以呈現(xiàn)出不同階段的工程模型圖，通過對比設(shè)計(jì)方案和模擬施工建設(shè)情況，利用大數(shù)據(jù)和智能化計(jì)算篩選出最優(yōu)改建方案。在公路橋梁改擴(kuò)建工程方案設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)實(shí)操性判斷是重大難題，BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠很好地解決這一困難。施工預(yù)案通過軟件進(jìn)行優(yōu)化組合和智能計(jì)算，可以得到最佳方案，保證各施工環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣、皆有明確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，降低施工中各類不良事件的發(fā)生概率。

2.3 完整性和系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性

BIM 技術(shù)能夠應(yīng)用于公路橋梁改擴(kuò)建工程的整個生命周期，具有完整性和系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性。

除常規(guī)的幾何信息外，物理、時間等非幾何信息，可以為工程建設(shè)提供參考和幫助。工作人員利用完整性、系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)，模擬具體的施工流程和改建效果，為整個施工過程保駕護(hù)航。

BIM 技術(shù)呈現(xiàn)出的大數(shù)據(jù)庫可以對整個施工內(nèi)容進(jìn)行可行性分析，得到解決辦法，相較傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)，具有完整性、系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性的特點(diǎn)。項(xiàng)目方案、可行性分析、工程施工和工程報價的過程是相互聯(lián)系的整體，貫穿施工全過程，整個工程建設(shè)的生命周期皆可通過BIM 技術(shù)全程監(jiān)測。在監(jiān)測中不斷更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)，完善模型，這為工作人員的設(shè)計(jì)、施工提供了極大便利。同時，BIM 技術(shù)的融入，可以有效把控成本，使工程建造效益最大化。

3 公路橋梁改擴(kuò)建工程勘察設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

3.1 老舊公路橋梁數(shù)據(jù)勘察

在城市化進(jìn)程逐步推進(jìn)的背景下，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，以往建造的公路橋梁承載力難以滿足需求，亟須推進(jìn)改擴(kuò)建工程。老舊的公路橋梁使用年限過長，會出現(xiàn)崩裂損壞的情況。在施工前，采集公路橋梁的路基性能數(shù)據(jù)，能夠在模擬原有公路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上得到符合實(shí)際需求的改擴(kuò)建方案。數(shù)據(jù)的采集和分析對工程建設(shè)質(zhì)量是至關(guān)重要的，BIM 技術(shù)能夠全面整合數(shù)據(jù)，滿足公路橋梁改擴(kuò)建工程勘察所需。

3.2 公路橋梁周圍構(gòu)筑物的勘察

老舊公路橋梁的改擴(kuò)建是在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在城市發(fā)展的過程中，城市中的建筑物逐漸增多。在改擴(kuò)建工程中，需要考慮周圍建筑物的情況、勘察周圍的地形地貌、結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)模擬3D 實(shí)景圖。由于公路橋梁的跨度大，不同地區(qū)的地形地貌、地質(zhì)條件有所不同，工作人員應(yīng)進(jìn)行全面勘察，這是改擴(kuò)建的難點(diǎn)。在施工前，利用傾斜攝影技術(shù)、無人機(jī)航拍技術(shù)、3D 激光掃描測量技術(shù)、GIS 技術(shù)等，掌握公路橋梁周圍建筑物的實(shí)際情況，勘測地形地貌，結(jié)合勘測數(shù)據(jù)，構(gòu)建實(shí)景模型，有效還原勘測情況。

3.3 公路橋梁現(xiàn)存的安全隱患排查

公路橋梁作為公共設(shè)施之一，在城市建設(shè)發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。作為綜合性工程，在改擴(kuò)建的前期，需要深入分析和挖掘現(xiàn)有公路橋梁的安全隱患，將其作為重點(diǎn)、難點(diǎn)問題開展研究，方可明確改擴(kuò)建方向。公共設(shè)施的安全穩(wěn)定是城市運(yùn)行的前提，因此，利用BIM 技術(shù)整合勘測數(shù)據(jù)，可以呈現(xiàn)出公路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和周圍情況，方便工作人員從多維度、多方向進(jìn)行分析，結(jié)合工程力學(xué)等專業(yè)知識，尋找公路橋梁改擴(kuò)建工程的突破點(diǎn)，解決公路橋梁原有工程的實(shí)際問題，實(shí)現(xiàn)公路橋梁改擴(kuò)建工程的質(zhì)量升級。

4 BIM 技術(shù)在公路橋梁改擴(kuò)建工程勘察設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用

4.1 建立建筑工程模型

公路橋梁改擴(kuò)建工程的工程量較大，涉及內(nèi)容較多，可以將其拆分成不同的環(huán)節(jié)和階段，針對各環(huán)節(jié)的地形地貌進(jìn)行分析，通過復(fù)刻CAD 圖紙，可以建立可視化、動態(tài)化的BIM 模型，在模型中呈現(xiàn)出各環(huán)節(jié)的聯(lián)系和邏輯，明確改擴(kuò)建的突破方向。與此同時，智能化的數(shù)據(jù)分析可以篩選出便捷、有效的施工方案，節(jié)省人力和物力，大幅度提升精確度和準(zhǔn)確性。

BIM 技術(shù)是一個完整的合成工藝，容納不同的數(shù)據(jù)分析處理方法?？梢曰跀?shù)據(jù)信息構(gòu)建原有公路橋梁工程模型、改建工程模型、拆除工程模型、各節(jié)點(diǎn)改造模型等，通過分析模型的優(yōu)勢和不足，優(yōu)化改擴(kuò)建方案。建立工程模型可以為后期施工提供巨大支持，提高工作效率，縮短作業(yè)時間，解決施工中各環(huán)節(jié)的銜接問題，確保施工有效推進(jìn)。

4.2 復(fù)核模擬工程設(shè)施建設(shè)

公路橋梁在進(jìn)行改擴(kuò)建之初，需要對原有公路進(jìn)行全面的勘探和考察。繪制上千張的圖紙對于建設(shè)工作人員而言，工作量巨大。為了降低施工中設(shè)計(jì)變更頻率，工作人員需要熟悉圖紙。在反復(fù)分析圖紙、對比圖紙、理解圖紙的過程中，普遍存在誤差，處理這些誤差不僅要耗費(fèi)大量的人力、物力，而且難以確保改擴(kuò)建的成效，致使生產(chǎn)效益不高。

BIM 技術(shù)是結(jié)合大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)的一項(xiàng)新技術(shù)，其CAD 制圖功能及可視化的特點(diǎn)能夠?yàn)槭┕ぶ械膶I(yè)人員提供方便。技術(shù)人員只需通過建立工程電子實(shí)物模型，就可以了解工程的復(fù)雜構(gòu)造、捋順施工過程。

公路橋梁建設(shè)有許多不規(guī)則圖形，傳統(tǒng)圖紙呈現(xiàn)效果不佳，對不規(guī)則圖形進(jìn)行人工幾何計(jì)算和測量的工作量是極大的。而BIM 技術(shù)能夠在復(fù)核模擬工程建設(shè)過程中表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，可以利用軟件復(fù)核模擬數(shù)據(jù)，在模型中突出重點(diǎn)位置的施工過程、工程整體脈絡(luò)等，以可視化的形式呈現(xiàn)復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)，降低理解、分析的難度。

4.3 高效完成工程造價

在公路橋梁改擴(kuò)建工程中，工程造價對工程質(zhì)量和施工進(jìn)度影響很大。然而工程造價貫穿工程全程，內(nèi)容煩瑣，需要耗費(fèi)大量的時間、人力和物力，適時融入BIM 技術(shù)，可以為工程造價提供有力支持。應(yīng)用軟件可以明確具體的施工流程和施工內(nèi)容，工作人員結(jié)合施工情況確定施工所需，進(jìn)而把控施工成本。

在后期施工中，公路橋梁數(shù)據(jù)將發(fā)生變化，此時可以借助BIM 技術(shù)進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算中適時調(diào)整施工中材料的用量，以此來實(shí)現(xiàn)材料的有效應(yīng)用。

與此同時，BIM 技術(shù)具有監(jiān)測作用，通過分析大數(shù)據(jù)、應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件，管理人員、設(shè)計(jì)人員可以依托施工數(shù)據(jù)和3D 模型，規(guī)范施工過程，提高施工的安全性。

4.4 施工過程的數(shù)據(jù)勘探

在公路橋梁改擴(kuò)建工程中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以充分發(fā)揮海量信息的積極作用。公路橋梁改擴(kuò)建工程屬于大型工程，涉及面較廣，數(shù)據(jù)信息較多，可以利用GIS 系統(tǒng)勘探公路橋梁的地形地貌、地質(zhì)條件及周圍構(gòu)筑物的實(shí)際情況，呈現(xiàn)出空間數(shù)據(jù)信息，使數(shù)據(jù)為改擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)、拆除工程設(shè)計(jì)提供支持。在公路橋梁改擴(kuò)建工程中，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)能夠以3D 的形式表達(dá)分析地理空間狀況，運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件對空間信息進(jìn)行計(jì)算、分析和處理，可以細(xì)化內(nèi)部構(gòu)造，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)。

4.5 施工建設(shè)中的3D 建模

在采集公路橋梁改擴(kuò)建工程的前期數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)信息輸入系統(tǒng)，在系統(tǒng)運(yùn)行中，構(gòu)建清晰的3D 模型。BIM 技術(shù)在建模的過程中，面臨著巨大的工作量和對工作細(xì)節(jié)的嚴(yán)格要求。

首先，從原有公路橋梁的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合公路橋梁改擴(kuò)建工程所要達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)，綜合考慮工程施工中地貌、周圍環(huán)境等影響因素，制定改擴(kuò)建規(guī)劃和方案。其次，利用BIM 技術(shù)呈現(xiàn)方案，應(yīng)關(guān)注改擴(kuò)建細(xì)節(jié)及重點(diǎn)部位的銜接。最后，在進(jìn)行模擬的過程中，要保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和完整性。科學(xué)、合理的工程建設(shè)圖紙是未來施工的主要參考，因此，利用BIM 技術(shù)整合原始數(shù)據(jù)，可以清晰地呈現(xiàn)原有公路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，明確結(jié)構(gòu)中的問題，結(jié)合問題進(jìn)行改造、規(guī)劃，形成完整的鏈條和環(huán)環(huán)相扣的改擴(kuò)建施工體系，保證后續(xù)施工有據(jù)可依。

5 結(jié)語

現(xiàn)階段社會發(fā)展日新月異，公路橋梁的改擴(kuò)建工作關(guān)系到城市發(fā)展、社會進(jìn)步，是必然趨勢。在改擴(kuò)建工作中引入BIM 技術(shù)，其集數(shù)據(jù)、勘測、模擬、復(fù)核數(shù)據(jù)等功能為一體，可以構(gòu)建可視化的3D 立體模型，呈現(xiàn)出改擴(kuò)建路段的實(shí)際情況，確保改擴(kuò)建工程與城市發(fā)展需求相符，使其成為惠民生、解民憂的暖心項(xiàng)目，推動城市化進(jìn)程。在建設(shè)過程中依托BIM 技術(shù)，使勘測、設(shè)計(jì)、改造、施工融為一體，動態(tài)監(jiān)測工程建設(shè)過程，確保建設(shè)質(zhì)量。

本文闡述了BIM 技術(shù)應(yīng)用的意義、特點(diǎn)及其在公路橋梁改擴(kuò)建工程勘探設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用。BIM 技術(shù)通過使用自動化設(shè)計(jì)軟件、智能化建模等技術(shù)手段，呈現(xiàn)出公路橋梁的空間信息情況，明確建成后公路橋梁的構(gòu)件、參數(shù)變化。在BIM 技術(shù)的支持下，可視化圖紙及3D 設(shè)計(jì)的應(yīng)用促使施工作業(yè)順利完成、質(zhì)量可控。