董禎保

（云南平捷工程設(shè)計咨詢有限公司，云南昆明 650228）

BIM技術(shù)是基于模型的技術(shù)流程，以自身信息模擬仿真系統(tǒng)設(shè)計出一個虛擬的數(shù)學(xué)模型。隨著我國對道路交通建設(shè)的重視，人們加強了對公路建設(shè)工程中采取的施工技術(shù)手段和應(yīng)用材料的研究。我國道路建設(shè)團(tuán)隊將BIM技術(shù)引入到市政的道路建設(shè)設(shè)計中來可以合理協(xié)調(diào)好各個階段關(guān)系，優(yōu)化道路設(shè)計的工作效率，提高市政道路建設(shè)的設(shè)計和建設(shè)質(zhì)量，最終引領(lǐng)市政道路工程的全新發(fā)展。

1 BIM技術(shù)概述

BIM（Building Information Modeling），建筑信息模型的應(yīng)用，由 Autodesk公司在2002年提出，它可以應(yīng)用于建筑信息的集成化，建筑設(shè)計、施工、工程運行等各種信息全部始終集中在一個三維模型的數(shù)據(jù)庫中，建筑設(shè)計團(tuán)隊、工程承接施工方、設(shè)施運營部等各個方面的參與者都可以基于BIM進(jìn)行協(xié)同合作，以實現(xiàn)提高工作效率、不浪費資源、降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

通過建立虛擬建筑工程模型是BIM的核心，模型擁有完整的、與實際情況相符的建筑工程信息是采用的數(shù)字化技術(shù)。此信息庫既包括建筑物構(gòu)件的幾何信息、專業(yè)屬性和狀態(tài)信息，還包括空間、運動行為（非構(gòu)件）的狀態(tài)信息。

BIM技術(shù)具有以下五個優(yōu)勢：

1.1 建筑設(shè)計過程優(yōu)化性

建筑設(shè)計、施工、工程運營的整個過程是一個在不斷優(yōu)化的過程，而BIM可以在此基礎(chǔ)上優(yōu)化得更好。一般優(yōu)化的過程受信息、復(fù)雜程度和時間三個因素的影響，沒有完整準(zhǔn)確的信息，做不好合理且符合要求的優(yōu)化結(jié)果。BIM模型可以提供包含物理信息、規(guī)則信息、幾何信息等建筑物本身存在的信息，還可以給出建筑物經(jīng)過一系列變化之后的實際存在信息。在建筑物設(shè)計復(fù)雜程度較高時，團(tuán)隊本身無法掌握的建筑物全部信息，此時必須需要相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備的援助?，F(xiàn)代的建筑物的復(fù)雜程度超乎大多數(shù)團(tuán)隊人員的能力極限，而BIM及其所配套的各種各樣的優(yōu)化工具可以將復(fù)雜項目優(yōu)化，使其操作簡單。

1.2 建筑設(shè)計項目可視化

對于建筑行業(yè)來說，運用可視化的場景是非常多的，比如說拿到設(shè)計師給出的圖紙，各個構(gòu)件用線條和數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)在圖紙上，而真正的構(gòu)件形式卻需要建筑行業(yè)的員工去想象[1]。BIM技術(shù)利用可視化將圖紙上的線條和數(shù)據(jù)以一種三維立體實物圖展現(xiàn)在人們面前。雖然現(xiàn)在建筑行業(yè)也有類似的效果圖，但是效果圖除了大小、顏色和位置信息之外沒有更多可以表現(xiàn)構(gòu)件的信息，缺乏構(gòu)件之間的互動和及時反饋。BIM技術(shù)是一種構(gòu)件之間的互動和反饋的過程進(jìn)行可視化，可視化的結(jié)果不僅可以生成設(shè)計的效果圖和報表，而且更重要的是，對項目整個設(shè)計、建造結(jié)果、運營模式進(jìn)行溝通、交流、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下。

1.3 建筑設(shè)計項目模擬化

在設(shè)計階段，BIM可以做模擬實驗來模擬一些設(shè)計上需要模擬的東西，例如對日照模擬、節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、熱能傳導(dǎo)的模擬。模擬性不是單單只模擬出建筑設(shè)計的實物模型，更重要的是模擬在真實世界不能操作的事物。在招標(biāo)和施工過程中根據(jù)施工的組織設(shè)計進(jìn)行4D模擬實際施工，以此來確定安排合理的方案進(jìn)行指導(dǎo)施工。

1.4 建筑設(shè)計與相關(guān)工作的協(xié)調(diào)性

建筑業(yè)中的重要內(nèi)容就是協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)是施工單位、業(yè)主和設(shè)計單位相互配合的工作。在設(shè)計當(dāng)中，常常因為各專業(yè)的設(shè)計師之間溝通交流不到位，出現(xiàn)專業(yè)碰撞問題，如果再實施過程中遇到一些問題，就要組織相關(guān)人員進(jìn)行協(xié)調(diào)開會，找出施工過程問題出現(xiàn)的原因和解決方案，然后做出變化更正的補救措施來解決問題。BIM技術(shù)幫助處理這種問題就體現(xiàn)了協(xié)調(diào)性服務(wù)，它可以根據(jù)建筑信息模型在建造前對專業(yè)碰撞產(chǎn)生的問題來協(xié)調(diào)，生成可提供的協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)。BIM的協(xié)調(diào)作用還可以應(yīng)用于解決防火區(qū)和其他設(shè)計布置、電梯井和其他設(shè)計布置及地下排水分布和其他設(shè)計布置等各種實際施工過程中的布置協(xié)調(diào)。

1.5 建筑設(shè)計的可出圖性

BIM技術(shù)可應(yīng)用于普通常規(guī)建筑設(shè)計圖紙，也常應(yīng)用于對建筑物進(jìn)行可視化展示、模擬、協(xié)調(diào)、優(yōu)化來使工程表達(dá)更完善，并生成專業(yè)圖紙和深化圖紙。

2 BIM技術(shù)在市政道路設(shè)建筑的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)在市政道路地勢地形的分析應(yīng)用

在工程項目的分析環(huán)節(jié)中，利用BIM技術(shù)結(jié)合具體的數(shù)據(jù)信息建立相匹配的3D模型來設(shè)計市政道路工程。在建立市政道路工程項目模型時，需要分析項目施工地的地形地勢、環(huán)境因素、測量數(shù)據(jù)等，包括施工個重要地形點的高程等數(shù)據(jù)，更重要的是結(jié)合整個施工地的初始地形分析，為BIM技術(shù)的應(yīng)用奠定可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[2]。相關(guān)的工作人員通過BIM技術(shù)對市政道路收集的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的模擬，合理高效地控制整個工程施工過程。

以工作人員收集的市政道路的工程數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，建立工程數(shù)據(jù)資源信息庫，通過軟件整合分析，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入工程的信息化模型之中，進(jìn)而保證市政道路的工程設(shè)計可行性的提高，而且避免了各種設(shè)計所帶來的風(fēng)險，使道路工程順利進(jìn)行施工。

2.2 BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計中的應(yīng)用

在市政道路設(shè)計的應(yīng)用中主要有以下三個方面：

2.2.1 道路中心線繪制

后續(xù)道路設(shè)計的基礎(chǔ)就是道路設(shè)計中心線的設(shè)計。為了保障市政道路設(shè)計的成功呈現(xiàn)，利用BIM技術(shù)對中心線的繪制是很有必要的，參照市政道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基本要求對圓曲線的長度、規(guī)劃線位的擬合、平曲線的長度及半徑等因素進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

2.2.2 道路橫斷面繪制

道路工程作為縱向延伸工程，始終的重點都是道路的橫斷面設(shè)計。斷面材料的設(shè)置可以統(tǒng)計工程量；節(jié)點參數(shù)的設(shè)置可以變寬道路；根據(jù)道路等級和使用需求都可以設(shè)計車道布置、寬度設(shè)計、人行道設(shè)置、路面路基結(jié)構(gòu)設(shè)計等。

2.2.3 道路縱斷面繪制

在補充完斷面數(shù)據(jù)庫后還可以對縱向斷面分析設(shè)計來完善各處相應(yīng)的斷面信息。根據(jù)市政道路的地理條件等實際情況，對現(xiàn)存路面的線路文書編制工作進(jìn)行落實，BIM構(gòu)建出完整準(zhǔn)確的原地面線，相關(guān)工作人員根據(jù)構(gòu)建完成的原地面線完成市政道路設(shè)計的拉坡線繪制工作。

2.3 BIM技術(shù)在市政管線管網(wǎng)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)市政管線對于平面分布圖、管線綜合橫斷面和交叉節(jié)點圖只能夠表達(dá)一個截面或者說是局部的信息，難以整體分析管線綜合信息，致使管線的交叉部分不能完整呈現(xiàn)。

BIM技術(shù)能夠在施工前對項目工程進(jìn)行模擬預(yù)施工，以預(yù)施工的方式檢測出管線是否碰撞和交叉，對“碰撞點”進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后帶來的一系列連鎖反應(yīng)即時反饋到項目工程的其他位置，從而在真正施工時規(guī)避這些一些問題發(fā)生，不會產(chǎn)生調(diào)整的盲點和遺漏，保證完整的管線綜合，減少因計劃變更和返工帶來的損失。

市政管線綜合當(dāng)中BIM設(shè)計所標(biāo)注的都是準(zhǔn)確標(biāo)高，施工人員在后期施工的過程中必須嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)高施工作業(yè)，防止因為標(biāo)注不完整和控制高程的單一限制造成施工效率和質(zhì)量的下滑。

3 BIM技術(shù)在市政橋梁設(shè)計的應(yīng)用

3.1 市政橋梁設(shè)計及施工管理的現(xiàn)狀

我國現(xiàn)在對于安全設(shè)計一直沒有明確的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)安全的設(shè)計過程中沒有根據(jù)實際的橋梁情況進(jìn)行設(shè)計，只是依據(jù)現(xiàn)有的設(shè)計規(guī)范，沒有采取針對性的措施[3]。在市政橋梁的設(shè)計中還應(yīng)該考慮橋梁的環(huán)境、承載量、實際狀況和使用年限，這些因素都將會影響市政橋梁工程在之后的通行過程中所存在的各種隱患。

市政橋梁工程的設(shè)計在各個方面都需要達(dá)到精細(xì)，其中包括橋梁的高度角度、橋梁的臺面尺寸、鋼筋和錨塊的角度和長度施工、錨塊在橋梁建設(shè)過程中的放置等等都需要精細(xì)的數(shù)據(jù)。當(dāng)前的橋梁設(shè)計采用的是軟件輸入數(shù)據(jù)，沒有對橋梁在實際情況中的數(shù)據(jù)進(jìn)行校對精確，而施工復(fù)雜導(dǎo)致施工圖紙中數(shù)據(jù)偏差過大都會為后期的安全使用埋下隱患。

市政橋梁的設(shè)計涉及的專業(yè)多、范圍廣、難度大，每個施工人員都需要對自己所管理的專業(yè)和區(qū)域以及施工計劃進(jìn)行溝通，但是大多數(shù)的施工人員都缺乏大局意識，容易造成施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全等一系列問題，影響后期的運營。

3.2 BIM技術(shù)應(yīng)用于市政橋梁的方面

BIM技術(shù)在前期設(shè)計的各種施工參與方的溝通交流中來解決普通二維圖紙給出的信息不完整和直觀效果不佳的問題，給前期設(shè)計的信息交流和設(shè)計提供了可視化，提高了項目設(shè)計方案的進(jìn)度。在后期施工過程中通過BIM技術(shù)進(jìn)行模擬橋梁施工出現(xiàn)的問題來提高施工的安全性，因此BIM技術(shù)在市政橋梁設(shè)計中發(fā)揮巨大的效益。

3.2.1 道路和橋梁節(jié)點板間關(guān)系的檢查

錯綜雜亂的節(jié)點在實際的施工過程中會造成施工進(jìn)展麻煩，因為在實際環(huán)境情況的節(jié)點造型和分布都沒有固定的規(guī)律，所以在一般的市政橋梁工程中要考慮實際施工的道路與橋梁之間的各個節(jié)點板間關(guān)系。

3.2.2 前期設(shè)計的可行性

市政橋梁工程由多個領(lǐng)域的專業(yè)人員參與，多個參與方只有當(dāng)達(dá)成共識的時候才能保證橋梁工程建設(shè)的順利。應(yīng)用BIM技術(shù)前期設(shè)計方案用參數(shù)化、數(shù)字化、信息化建立三維模型，用三維模擬圖形來演示前期設(shè)計的效果[4]。而一些方案表面發(fā)現(xiàn)不了存在問題，所以很難判斷出能否進(jìn)行實際施工操作，此時，BIM技術(shù)將方案模擬化，隨著BIM的數(shù)據(jù)愈精確、細(xì)節(jié)愈優(yōu)化就可以使方案中存在的問題明了地呈現(xiàn)在設(shè)計人員面前，再對方案改進(jìn)和完善就能實現(xiàn)方案的可行性。

3.2.3 設(shè)計的校驗和沖突檢查

設(shè)計后期需要對前期的設(shè)計方案是否滿足現(xiàn)階段對橋梁建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行核驗，這是一個科學(xué)全面的核驗，以及對設(shè)計方案中存在的問題進(jìn)行糾正整改。比如說前期設(shè)計沒有考慮一些管道設(shè)計或者是部件的設(shè)計不完善產(chǎn)生的碰撞問題都可以在BIM模型中得到完美的解決和優(yōu)化，避免實際施工的矛盾問題。

4 結(jié)語

隨著我國的基礎(chǔ)設(shè)計建設(shè)逐步完善，我國建筑行業(yè)的主要目標(biāo)將是道路橋梁的建設(shè)，這也將是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎和重要支撐。引進(jìn)使用BIM技術(shù)會有效提高市政道路與橋梁設(shè)計的整體施工管理質(zhì)量，高效地解決道路與橋梁工作在施工過程中的問題，為我國的建筑項目工程管理行業(yè)起到一定的幫助作用。