張萬庭

摘要：BIM技術(shù)現(xiàn)已在傳統(tǒng)建筑行業(yè)中得到了愈加頻繁地應(yīng)用。但其在我國公路領(lǐng)域中的應(yīng)用尚處于初步階段。以BIM技術(shù)的概念及特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，以公路工程設(shè)計(jì)階段建立的結(jié)構(gòu)樹和技術(shù)路線為導(dǎo)向，從而建立了BIM公路設(shè)計(jì)路線圖。深入探討了BIM在設(shè)計(jì)階段的模型建立及應(yīng)用過程。本文為BIM在我國公路工程設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)與實(shí)踐支撐。

【關(guān)鍵詞】道路工程；BIM技術(shù)；公路設(shè)計(jì)

1.概述

BIM為Building Information Modeling——建筑信息模型， BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，同時(shí)將建筑設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)維等項(xiàng)目全過程各種相關(guān)信息為一體化的一種新型工程數(shù)據(jù)模型。

2.BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢分析

我國BIM相對起步晚且發(fā)展速度較為緩慢，目前我國在公路設(shè)計(jì)方面，仍然以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)為主。在公路設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)相對與CAD具備有以下優(yōu)勢：

（1）公路設(shè)計(jì)的可視化；

（2）提升工程量計(jì)算的準(zhǔn)確性；

（3）自動(dòng)關(guān)聯(lián)減少工作量及提升工作效率；

（4）可多領(lǐng)域協(xié)作。

3.BIM在設(shè)計(jì)階段的實(shí)際應(yīng)用

3.1 信息的管理

利用BIM建模前期可對信息進(jìn)行了檢核，后期可隨時(shí)對模型信息進(jìn)行查詢。例如，按樁號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入可實(shí)現(xiàn)菜單式的信息管理。當(dāng)面對點(diǎn)多線長的高速公路時(shí)，BIM可自動(dòng)設(shè)置樁號(hào)（可隨時(shí)查看橫斷面屬性并進(jìn)行標(biāo)注）。而且，當(dāng)設(shè)置多個(gè)視圖的動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)時(shí)，BIM可以按照信息的不同屬性用不同的視角進(jìn)行展示。

3.2 工程量的統(tǒng)計(jì)

利用BIM建立三維模型后，系統(tǒng)可按樁號(hào)每5m自動(dòng)生成填挖土石方量、瀝青混合料的用量以及其他組成構(gòu)件的工程數(shù)量等統(tǒng)計(jì)報(bào)表。運(yùn)用BIM軟件和傳統(tǒng)斷面法對填挖方進(jìn)行計(jì)算，傳統(tǒng)計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果方式相對較粗略，而利用BIM是基于實(shí)際的地形與公路模型所計(jì)算出的土方量所以結(jié)果更加準(zhǔn)確。

3.3 BIM的二維出圖

BIM可以快速、高質(zhì)、高效的繪制施工圖紙。由于BIM所繪制的圖紙與公路模型具有動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)性，所以即使修改模型也能以最快的速度制出施工圖紙。在項(xiàng)目中可首先利用BIM軟件完成平縱橫施工圖模板，然后在此基礎(chǔ)之上形成較為準(zhǔn)確的施工圖用于反映實(shí)際工程中真實(shí)的信息。

4.BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的作用

BIM技術(shù)可簡化道路設(shè)計(jì)項(xiàng)目各個(gè)階段的流程，極大程度上減輕了交通設(shè)計(jì)人員的任務(wù)量。在前期設(shè)計(jì)階段，BIM的分析工具可以高效地找出每種方案存在的問題以及其可能產(chǎn)生的結(jié)果。BIM擁有強(qiáng)大的可視化與仿真模擬工具可對道路的外觀進(jìn)行設(shè)計(jì)以及對未來交通情況進(jìn)行預(yù)測。在公路設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)主要包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

4.1 道路中心線設(shè)計(jì)中的作用

在道路設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中設(shè)計(jì)人員在考慮道路的各控制因素的前提下應(yīng)先確定道路的中心線，然后同規(guī)劃線位相比較，其次兩個(gè)線型進(jìn)行擬合，最后圓曲線半徑、長度、緩和曲線長等要素均應(yīng)滿足規(guī)范要求，否則對其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。具體操作如下：

（1）在現(xiàn)場采集的地形圖中插入道路中心線。

（2）將中心線以多段線的形式進(jìn)行表示。

（3）選中中心線，輸入其名稱并選擇路線樣式，最后單擊確定即可創(chuàng)建出一條新的路線。

4.2 道路縱斷面的設(shè)計(jì)中的作用

現(xiàn)今縱斷面設(shè)計(jì)的基本流程為：

（1）先制作原地面線文件；

（2）生成原地面線；

（3）在生成的原地面線上進(jìn)行拉坡并調(diào)整使之滿足設(shè)計(jì)要求；

（4）將拉坡線保存為豎曲線文件；

（5）將原地面線文件、豎曲線文件調(diào)出，即生成道路縱斷面設(shè)計(jì)圖。

BIM是一種以三維地形為基本的設(shè)計(jì)資料的高新技術(shù)，它不但可以直接生成地面線，而且如果修改道路中心線則相應(yīng)位置處的地面線也會(huì)自動(dòng)更新，BIM的這一優(yōu)勢可為道路設(shè)計(jì)人員節(jié)省大量的精力。在縱斷面繪制完之后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)查看系統(tǒng)生成的豎曲線要素、坡長和坡度等指標(biāo)，如有不滿足規(guī)范之處，只需點(diǎn)擊編輯縱斷面形狀的命令，進(jìn)行修改即可。最后拾取邊坡點(diǎn)，可在布局對話框中修改其樁號(hào)、道路的豎曲線半徑、高程、道路坡度與道路坡長等參數(shù)。

4.3 道路的橫斷面圖設(shè)計(jì)

為了盡可能高精確的反應(yīng)道路模型，在利用BIM再設(shè)計(jì)橫斷面時(shí)，操作設(shè)計(jì)人員需充分及綜合地考慮運(yùn)用什么樣的部件進(jìn)行組合裝配才能更好的展現(xiàn)道路橫斷面。

（1）創(chuàng)建新的裝配并輸入其名稱；

（2）屏幕上任意單擊一下鼠標(biāo)，插入一條基準(zhǔn)線（道路的中心線）。

（3）利用道路菜單中的“部件工具板選項(xiàng)板”命令，進(jìn)行部件間的裝配。

（4）最后可根據(jù)設(shè)計(jì)需要在裝配出標(biāo)準(zhǔn)橫斷面上添加其余裝配，因?yàn)锽IM具有動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的特性，所以無論對道路制定的裝配進(jìn)行怎樣的修改，道路模型可以快速、隨時(shí)進(jìn)行更新。

4.4 道路建模

在BIM界面內(nèi)點(diǎn)擊道路下拉菜單，單擊鼠標(biāo)可創(chuàng)建道路命令，然后按照其提示選擇路線、縱斷面以及標(biāo)準(zhǔn)橫斷面裝配。另外在彈出對話框中，可根據(jù)道路寬度變化創(chuàng)建出與之對應(yīng)的區(qū)域，并為道路組件搭建相應(yīng)的邏輯目標(biāo)。

5.公路設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用總結(jié)

現(xiàn)今公路設(shè)計(jì)方法以及可用軟件日益增多，但是BIM技術(shù)以其高效、快速、準(zhǔn)確、直觀的優(yōu)點(diǎn)在這些設(shè)計(jì)手段中脫穎而出。

（1）道路建模。為設(shè)計(jì)人員提供了一種可以高效地設(shè)計(jì)道路和高速公路工程模型的手段。通過直觀的交互或者變更來定義道路橫截面參數(shù)。BIM設(shè)計(jì)出的施工圖和標(biāo)注時(shí)時(shí)刻刻都處于最新狀態(tài)。

（2）精準(zhǔn)的工程量概預(yù)算。BIM系統(tǒng)中的算法為復(fù)合體積算法。其算法可以訊速算出實(shí)際與設(shè)計(jì)曲面之間的土石方量。并自動(dòng)生成土石方調(diào)配圖表，方便現(xiàn)場施工人員分析適合的路基挖填高度與距離、廢棄土石方的移除數(shù)量及其合理的移除方向，系統(tǒng)還可以智能地選擇出取土坑和棄土堆的合理位置。另外工程造價(jià)人員可從系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)提取出與使用的工程量清單，對項(xiàng)目成本及時(shí)分析與概預(yù)算。

（3） BIM可自動(dòng)出圖。

6.結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)現(xiàn)已在傳統(tǒng)建筑行業(yè)中得到了愈加頻繁地應(yīng)用，但在公路設(shè)計(jì)中還處于初步階段。未來這項(xiàng)技術(shù)將廣泛應(yīng)用到公路的設(shè)計(jì)施工各個(gè)環(huán)節(jié)，有助于實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)的公路工程。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫建誠，李永鑫，王新單.BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，36（11）：23-27.

[2]劉相法.BIM技術(shù)在提升公路勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量中的應(yīng)用研究[J].公路工程，2016，41（06）：164-168.

[3]王麗園，陳楚江，余飛.基于BIM的公路勘察設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].中外公路，2016，36（03）：342-346.