李萬玉

(新疆交建公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 BIM技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)全稱Building Information Modeling，中文譯名建筑信息模型，是指通過建立一個(gè)數(shù)字化的三維模型，以便于有項(xiàng)目有關(guān)的各方對項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營全壽命周期的施工方案、施工進(jìn)度等各類信息進(jìn)行管理的一種技術(shù)。因此，BIM是一個(gè)基于三維數(shù)字化模型的共享平臺，是多種軟件的集成利用，是方便信息傳遞的媒介，核心目的是方便參與各方協(xié)同作業(yè)、提高工作效率和質(zhì)量。

1.2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM技術(shù)具有如下五個(gè)特點(diǎn)。(1)統(tǒng)一性。統(tǒng)一性是BIM技術(shù)的核心。隨著項(xiàng)目規(guī)模的擴(kuò)大、專業(yè)的細(xì)分，絕大多數(shù)項(xiàng)目都需要大量不同專業(yè)的人員協(xié)作完成，在傳統(tǒng)的工程中，是通過將項(xiàng)目按專業(yè)進(jìn)行一定細(xì)分，然后各專業(yè)人員在各自專業(yè)領(lǐng)域按照自身的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)施項(xiàng)目，造成信息兼容性差、管理難度極大，并且還會(huì)造成同一信息被不同參與方多次創(chuàng)建與修改后無法識別。BIM技術(shù)正是為解決這一問題而創(chuàng)立的，他是首先建立一個(gè)數(shù)字化的三維模型，然后后續(xù)的所有設(shè)計(jì)、實(shí)施信息均是在這個(gè)模型上進(jìn)行架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)格式的統(tǒng)一、理解的統(tǒng)一。(2)集中性。道路工程設(shè)計(jì)多個(gè)專業(yè)協(xié)作，建立BIM技術(shù)平臺后，各專業(yè)人員均在BIM技術(shù)平臺中進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)施，為項(xiàng)目管理人員實(shí)現(xiàn)了多環(huán)節(jié)、多層次、多渠道的資料的集中管理與存儲。(3)信息共享性。項(xiàng)目的實(shí)施過程中，各專業(yè)人員有前后工序的差別，這時(shí)信息實(shí)現(xiàn)高效流轉(zhuǎn)就需要做到信息共享的暢通。BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了各種信息在同一模型下創(chuàng)建、修改，因此可以非常流暢地在不同參與者之間流通，項(xiàng)目管理者也非常方便的對項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目問題，顯著提升了各專業(yè)之間協(xié)作能力。(4)信息壓縮性。項(xiàng)目各階段各專業(yè)實(shí)施部分均需要包含與之有關(guān)的所有信息，造成信息的龐雜化和重復(fù)性管理難度極大。而BIM技術(shù)是各專業(yè)人員在同一平臺中完成的，各專業(yè)人員只需要建立與修改與本專業(yè)有關(guān)的信息，這就實(shí)現(xiàn)了信息的有效壓縮。(5)關(guān)聯(lián)性。信息的關(guān)聯(lián)性是方便管理者對項(xiàng)目進(jìn)行管理的一個(gè)重要渠道，BIM技術(shù)模型在設(shè)計(jì)時(shí)就實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件信息的關(guān)聯(lián)，方便了后期對模型的修改。

1.3 BIM道路設(shè)計(jì)平臺

目前，常用的BIM道路設(shè)計(jì)平臺主要是基于Autodesk和Bentley兩家公司設(shè)計(jì)的方案。(1)Autodesk公司BIM方案。Autodesk公司的BIM方案主要包括Civil 3 d軟件、Revit軟件和Infraworks軟件。其中，Civil 3 d是基于AutoCAD平臺設(shè)計(jì)的為道路工程進(jìn)行三維路線、路基設(shè)計(jì)的軟件。Revit軟件是專業(yè)的橋梁三維模型構(gòu)建、三維配筋分析計(jì)算軟件。Infraworks軟件是對前期設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行優(yōu)化的軟件，并通過該軟件可以實(shí)現(xiàn)對初步工程量的統(tǒng)計(jì)分析。(2)Bentley公司BIM方案。Bentley公司的BIM方案主要包括PowerCivil軟件和BridgeMaster Moderler軟件。其中，PowerCivil軟件是一款三維參數(shù)化建模軟件與完整工程信息參數(shù)的集成化軟件。BridgeMaster Moderler是一款三維參數(shù)化建模軟件，可實(shí)現(xiàn)渲染、可視化、動(dòng)態(tài)視圖、自由創(chuàng)建復(fù)雜模型以及施工模擬等。

2 BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 地質(zhì)勘察與測量

市政道路工程具有跨度大、呈帶狀分布的特點(diǎn)，沿線的地形地貌、工程地質(zhì)條件易存在復(fù)雜差異，而這些對路線設(shè)計(jì)、橋梁選型、隧道施工等均會(huì)造成重要影響。因此，應(yīng)用BIM技術(shù)于道路工程的地質(zhì)勘察與測量中是非常非常必要的。

應(yīng)用BIM技術(shù)，建立地質(zhì)環(huán)境數(shù)字化三維地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)真實(shí)環(huán)境的可視化，清晰直觀的為設(shè)計(jì)人員與管理層展示地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)環(huán)境，為準(zhǔn)確分析地質(zhì)問題的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)合理的方案，同時(shí)，基于統(tǒng)一的平臺，勘察、設(shè)計(jì)、施工等各方面人員也容易實(shí)現(xiàn)有效溝通，減少工程風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用BIM技術(shù)對測量的地形、水系、建筑、管線進(jìn)行集成管理，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模型的建筑環(huán)境可視化，并方便工作人員對高程、坡度、水域等各要素進(jìn)行分析，為合理布局道路路線、橋梁跨度等提供了條件。值得一提的是，隨著高精度測量設(shè)備的快速更新，航空影像、三維激光掃描、遙測等高精度數(shù)據(jù)也將為BIM技術(shù)全新仿真提供條件。

2.2 方案比選

市政道路工程是財(cái)政投資類項(xiàng)目，可行性研究報(bào)告決定著項(xiàng)目的立項(xiàng)與實(shí)施。而在編制和論證可行性研宄報(bào)告時(shí)，會(huì)涉及到交通規(guī)劃、國土資源、環(huán)境保護(hù)多個(gè)管理部門，設(shè)計(jì)、規(guī)劃等多種專業(yè)人員對報(bào)告的關(guān)乎經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、土地、能耗等指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)與比選，以作出建設(shè)決策。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，專業(yè)性、關(guān)注點(diǎn)存著較大差異，如何有效溝通，形成統(tǒng)一認(rèn)識是傳統(tǒng)方案的難題。BIM技術(shù)在三維可視化、信息數(shù)據(jù)庫集成、多方協(xié)作方面具有先天優(yōu)勢。在市政道路工程可行性研究階段，充分應(yīng)用BIM技術(shù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境等信息構(gòu)建、調(diào)整發(fā)展因子研究規(guī)劃投資、虛擬仿真模擬建立可視化模型方便決策，可為市政道路建設(shè)的必要性與可行性分析提供更科學(xué)、更有力的渠道。

2.3 三維可視化設(shè)計(jì)及建模

BIM三維模型含括項(xiàng)目物理幾何、功能構(gòu)造等豐富信息，并集成了各類模擬計(jì)算軟件，可視化表達(dá)能力極強(qiáng)。應(yīng)用BIM技術(shù)，可為道路路口、立交匝道實(shí)現(xiàn)三維展示和動(dòng)態(tài)更新，幫助工作人員充分利用土木單元，可基于車人行道、邊坡等內(nèi)置的組件直觀的改變道路橫截面輸入?yún)?shù)實(shí)現(xiàn)道路模型快速修改，可基于施工圖實(shí)時(shí)更新功能為設(shè)計(jì)人員優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)快捷便利。設(shè)計(jì)施工過程的實(shí)時(shí)更新為結(jié)構(gòu)沖突、可施工性分析等檢測分析提供了條件，保證了施工問題的及時(shí)解決。另外，BIM三維模型在交通流量模擬分析、碰撞檢查、視距模擬分析以及安全評價(jià)等模塊為市政道路工程檢查的實(shí)現(xiàn)、暴露設(shè)計(jì)缺陷等提供了可能，也為審圖工作提供了便捷，實(shí)現(xiàn)審查的重心由查找問題向解決問題轉(zhuǎn)移。

2.4 工程量及造價(jià)計(jì)算

傳統(tǒng)道路設(shè)計(jì)中是通過人工按照工程量與定額的方式計(jì)算造價(jià)，人工閱讀圖紙、計(jì)算工作量需要花費(fèi)大量時(shí)間，還存在計(jì)算精度差、工作效率低等問題。應(yīng)用BIM技術(shù)于市政道路中，整條道路的瀝青料、路基土方、墊石等數(shù)據(jù)自然生成，造價(jià)人員直接通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)即可快速準(zhǔn)確的完成造價(jià)的計(jì)算。針對路線出現(xiàn)重新設(shè)計(jì)問題，也只需更新道路模型即可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件信息的快速調(diào)整，大幅提高了工作效率，也使得造價(jià)計(jì)算工作更為透明與規(guī)范。

2.5 自動(dòng)化圖紙輸出

BIM技術(shù)一改傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的以設(shè)計(jì)圖紙表達(dá)形式，實(shí)現(xiàn)向建模的轉(zhuǎn)變，這將徹底解決施工圖紙無法良好表達(dá)設(shè)計(jì)者意圖的問題，顯著降低疏漏、錯(cuò)誤等問題的發(fā)生，并降低了設(shè)計(jì)變更造成的圖紙修改工作量。BIM技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員完成市政道路三維模型構(gòu)建后，可直接基于模型生成平面圖、剖面圖、擋墻橫斷面等具體圖紙，并具有放大細(xì)部尺寸能力，實(shí)現(xiàn)圖紙輸出全自動(dòng)化。

2.6 協(xié)同設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)的最為核心的內(nèi)容是便捷的協(xié)同設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)最大的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一性，即實(shí)現(xiàn)多專業(yè)、多方案格式的統(tǒng)一，這就為協(xié)同設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。在市政道路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用BIM技術(shù)，項(xiàng)目各個(gè)專業(yè)可實(shí)現(xiàn)在同一平臺上協(xié)同工作。例如，道路工程師完成道路路線設(shè)計(jì)后直接將地形標(biāo)高、路線走向、縱橫斷面等信息直接傳輸給結(jié)構(gòu)工程師，為結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行橋梁、涵洞、隧道等交通結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)提供了便利。道路規(guī)劃設(shè)計(jì)師在完成道路、管線的規(guī)劃設(shè)計(jì)后，可將道路信息直接傳輸給建筑、管道、樁基等各專業(yè)設(shè)計(jì)人員，從而實(shí)現(xiàn)各自在共享信息基礎(chǔ)上完成多專業(yè)的綜合市政設(shè)計(jì)。另外，BIM技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)勢還體現(xiàn)在碰撞檢查上，例如，道路工程師在修改道路設(shè)計(jì)后，與結(jié)構(gòu)工程師有關(guān)的橋梁、涵洞信息會(huì)在模型中實(shí)時(shí)更新，幫助下一環(huán)節(jié)的工程師完成相應(yīng)的及時(shí)修改。

3 結(jié)束語

隨著道路工程復(fù)雜化、多元化發(fā)展，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已不能滿足當(dāng)今需求。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，統(tǒng)一協(xié)同設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)、造價(jià)的高效計(jì)算、三維可視化的直觀展現(xiàn)，均極大推動(dòng)了設(shè)計(jì)方案透明化、施工可視化的進(jìn)步。BIM技術(shù)為市政道路、建筑結(jié)構(gòu)、水利工程等建設(shè)各行各業(yè)帶來了無限發(fā)展機(jī)遇，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，并將其應(yīng)用于實(shí)踐中，共同努力提高我國建設(shè)水平。當(dāng)然，BIM技術(shù)也是一個(gè)新興技術(shù)，工程問題不可避免，在應(yīng)用中也應(yīng)當(dāng)做好總結(jié)歸納工作。