李滿花

（惠州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，廣東惠州 516001）

0 引言

在公路設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用BIM 技術(shù)，需要設(shè)計(jì)師從點(diǎn)、線、面、體等多個(gè)層次進(jìn)行系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格規(guī)范可視化信息模型中的技術(shù)參數(shù)和功能指標(biāo)等。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)工程項(xiàng)目的施工情況進(jìn)行全面的調(diào)研、分析，以保證設(shè)計(jì)方案的合理性，以免后續(xù)出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更，影響公路工程項(xiàng)目的順利推進(jìn)。

1 BIM 技術(shù)概述

BIM 是建筑信息模型的簡稱，該軟件能夠兼容不同專業(yè)工程的設(shè)計(jì)和施工管理模型，也能對(duì)各項(xiàng)外部工程數(shù)據(jù)源進(jìn)行可視化處理，能夠充分保證項(xiàng)目信息資源的安全性和完整性。但是在應(yīng)用BIM 技術(shù)的過程中，需要對(duì)指定行業(yè)領(lǐng)域的工程項(xiàng)目文件進(jìn)行全面整合，并對(duì)工程項(xiàng)目的不同建設(shè)管理階段進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，合理設(shè)置軟件系統(tǒng)用戶的權(quán)限等級(jí)。BIM 技術(shù)在工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯，其能在全面整合各項(xiàng)工程數(shù)據(jù)信息資源的基礎(chǔ)之上，對(duì)核心業(yè)務(wù)流程進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，也能夠間接限定各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)參數(shù)，但是需要與規(guī)范化和合理化的工程數(shù)據(jù)信息處理模式進(jìn)行有效結(jié)合，這樣才能夠有效提升各個(gè)階段工程項(xiàng)目建設(shè)管理活動(dòng)的工作效率。BIM 技術(shù)能夠用于工程項(xiàng)目的全壽命周期管理以及項(xiàng)目商務(wù)承包管理，因此設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位也能夠通過BIM 技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息共享和資源交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和信息化并行管理模式。

2 BIM 技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 信息化

BIM 技術(shù)平臺(tái)的信息化特征非常顯著，能夠根據(jù)建設(shè)工程項(xiàng)目的實(shí)際建造規(guī)模和項(xiàng)目信息管理模式，對(duì)各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效分類，并逐步形成系統(tǒng)化的工程項(xiàng)目信息模型。BIM 技術(shù)不僅具備非常良好的信息獲取、傳遞、處理、再生、利用功能，而且工程信息不是孤立存在的，而是一種自上而下、規(guī)模龐大、有組織的網(wǎng)絡(luò)體系。但是，在部署B(yǎng)IM 技術(shù)平臺(tái)功能模塊的過程中，需要對(duì)其原生功能結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行有效優(yōu)化，這樣才能呈現(xiàn)更加安全穩(wěn)定的信息存儲(chǔ)和管理機(jī)制。很多BIM 技術(shù)平臺(tái)的信息采集、通信傳輸和信息存儲(chǔ)管理功能模塊能夠與工程項(xiàng)目的不同建設(shè)管理需求實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接，因此能夠呈現(xiàn)更加安全、穩(wěn)定的信息協(xié)同機(jī)制，可有效提升信息資源的綜合利用效率。除此之外，BIM 技術(shù)的信息化應(yīng)用特征也能夠充分展現(xiàn)在工程項(xiàng)目的不同設(shè)計(jì)施工環(huán)節(jié)，并且能夠全面保證信息數(shù)據(jù)資源的規(guī)范性和安全可靠性。

2.2 可視化

BIM 技術(shù)平臺(tái)以三維技術(shù)為基礎(chǔ)，因此可視化特征非常顯著，也能夠間接影響三維數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建和更新層次。因此，需要對(duì)各項(xiàng)可視化圖表進(jìn)行精細(xì)化管理，這樣才能呈現(xiàn)更加安全、穩(wěn)定的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。在眾多工程項(xiàng)目的不同建設(shè)管理階段，可視化BIM 數(shù)據(jù)信息模型的應(yīng)用范圍相對(duì)廣泛，在應(yīng)用過程中需要對(duì)各項(xiàng)圖表信息進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，并確保工程數(shù)據(jù)源和導(dǎo)出格式的規(guī)范性。BIM 的獨(dú)特之處在于用參數(shù)代替數(shù)據(jù)信息進(jìn)行建模，對(duì)公路工程中各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行參數(shù)化表達(dá)，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行分析，便能建立出公路工程的三維立體模型，能使參數(shù)之間的關(guān)系得到準(zhǔn)確、清晰的表達(dá)?？梢暬腂IM 工程數(shù)據(jù)信息模型，能夠有效適配參數(shù)化建模操作功能，并確保工程量清單以及工程造價(jià)數(shù)據(jù)信息資源的一致性。在設(shè)計(jì)和施工階段，系統(tǒng)用戶需要嚴(yán)格界定可視化圖表中的有效標(biāo)識(shí)信息，并確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)指標(biāo)的真實(shí)性。

2.3 協(xié)同化

BIM 技術(shù)的協(xié)同化特征也比較顯著，能夠有效指導(dǎo)運(yùn)營和建設(shè)管理活動(dòng)的順利實(shí)施。尤其是在接入外部協(xié)同辦公數(shù)據(jù)信息的過程中，BIM 技術(shù)能夠充分滿足工程項(xiàng)目不同建設(shè)管理階段的核心業(yè)務(wù)需求，并對(duì)數(shù)據(jù)信息資源進(jìn)行協(xié)同化管理，可確保各項(xiàng)業(yè)務(wù)管理活動(dòng)和工作流程精準(zhǔn)銜接、順利開展。借助BIM 技術(shù)可在具體的設(shè)計(jì)過程中形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，項(xiàng)目各方可借助此平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，這樣在保證工程進(jìn)度的同時(shí)，還能保持各專業(yè)之間的密切聯(lián)系，及時(shí)找出設(shè)計(jì)中存在的問題和不足，通過協(xié)調(diào)得到妥善解決，從而避免工程建設(shè)過程中出現(xiàn)問題，保證工程順利進(jìn)行，同時(shí)有效降低工程總造價(jià)。因此，在應(yīng)用BIM 技術(shù)平臺(tái)的過程中，需要對(duì)各項(xiàng)協(xié)同辦公資源進(jìn)行全面整合，并確保不同建設(shè)管理工作內(nèi)容的連貫性和有序性。在協(xié)同管理過程中，BIM 技術(shù)平臺(tái)能夠自動(dòng)識(shí)別、判斷和分析各項(xiàng)信息資源和數(shù)據(jù)的精確性和有效性，也能夠快速界定不同業(yè)務(wù)操作流程的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)，可充分保證不同項(xiàng)目參建方的核心利益。

3 公路設(shè)計(jì)的基本流程和工作內(nèi)容

3.1 路線設(shè)計(jì)

在不同等級(jí)的公路方案設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)過程中，需要合理設(shè)計(jì)基本路線、充分考慮對(duì)交通安全基礎(chǔ)設(shè)施的合理配置，這樣才能保證整體設(shè)計(jì)方案與實(shí)際建設(shè)條件的適配性。在公路路線設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)線形的搭配過程進(jìn)行可視化觀測，需要嚴(yán)格界定車輛和行人的視距范圍，還需要從不同方面進(jìn)行系統(tǒng)化約束，綜合評(píng)測設(shè)計(jì)成果的地形適應(yīng)性和環(huán)境協(xié)調(diào)性，以免影響公路設(shè)計(jì)方案的可行性。設(shè)計(jì)師需要選擇科學(xué)合理的公路線形設(shè)計(jì)策略，對(duì)公路不同功能空間的視距和平面線形等進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，從適用性以及經(jīng)濟(jì)性的角度判斷縱斷面線形設(shè)計(jì)方案的可執(zhí)行性，最終優(yōu)化和完善公路線形的環(huán)境協(xié)調(diào)性，輸出設(shè)計(jì)成果以及數(shù)據(jù)模型。在公路線形的設(shè)計(jì)中，直線與曲線分別有各自的作用。直線過長容易引起行車視疲勞的問題；曲線過多會(huì)嚴(yán)重影響行車的連貫性；緩和曲線不足則會(huì)造成安全隱患。因此，在路線設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師需要客觀考量不同等級(jí)公路路面和上部空間的協(xié)調(diào)性，以免影響公路交通運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定性和安全性。

3.2 路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在公路設(shè)計(jì)過程中，需要嚴(yán)格按照不同等級(jí)公路工程技術(shù)規(guī)范中的相關(guān)要求，對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和深化設(shè)計(jì)，并確保不同設(shè)計(jì)階段的工作成果與實(shí)際建設(shè)條件相匹配。但在對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)劃分具體建設(shè)標(biāo)段和施工作業(yè)區(qū)域范圍，這樣才能精準(zhǔn)判斷、識(shí)別和分析各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)與施工技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)性，并對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)的面層和基層施工材料資源進(jìn)行精準(zhǔn)匹配。公路工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案和施工圖紙，需要與實(shí)際施工建設(shè)條件相匹配，這樣才能綜合評(píng)估路基路面結(jié)構(gòu)的針對(duì)性加固以及加寬設(shè)計(jì)成果是否合理、可行。尤其是在單側(cè)以及雙側(cè)路基結(jié)構(gòu)加固的施工作業(yè)區(qū)域，公路工程項(xiàng)目所涉及的加寬標(biāo)準(zhǔn)值和實(shí)際值之間普遍會(huì)存在一定的差異，因此需要對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)和工程量數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的核對(duì)和統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)施工平面圖中的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)識(shí)，以免設(shè)計(jì)方案與實(shí)際施工出現(xiàn)較大的出入，影響施工順利開展。此外，對(duì)還需要立足節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念，對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案和圖紙進(jìn)行評(píng)估與分析。

3.3 環(huán)境協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)

不論是高速公路還是普通公路，都要與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，因此需要客觀評(píng)估、預(yù)測和分析工程建設(shè)活動(dòng)對(duì)當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生的連鎖性影響，也需要在設(shè)計(jì)過程中將環(huán)境協(xié)調(diào)性因素考慮在內(nèi)，對(duì)當(dāng)?shù)赝恋刭Y源和水資源等進(jìn)行綜合調(diào)查分析。部分公路工程建設(shè)會(huì)出現(xiàn)與區(qū)域內(nèi)資源環(huán)境不協(xié)調(diào)的情況，主要表現(xiàn)為公路與當(dāng)?shù)厮Y源及土地資源的沖突。因此，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師需要根據(jù)相關(guān)部門和工作人員給出的地質(zhì)勘察分析報(bào)告和市場調(diào)研分析報(bào)告等相關(guān)文件，綜合考量公路工程項(xiàng)目建設(shè)過程中可對(duì)會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響，并對(duì)施工過程中的不可控風(fēng)險(xiǎn)因素和影響范圍等進(jìn)行全面分析。在全面評(píng)估環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)和安全風(fēng)險(xiǎn)因素的過程中，設(shè)計(jì)師需要?jiǎng)討B(tài)預(yù)測分析建筑垃圾以及污水等工業(yè)建設(shè)廢棄物會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響，設(shè)計(jì)出對(duì)環(huán)境影響最小的施工方案。此外，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩淼孛蔡卣髟O(shè)計(jì)適宜的工程方案，以免在施工過程中出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害。

4 BIM 技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案和目標(biāo)

在不同建設(shè)規(guī)模的公路工程項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)單位需要根據(jù)項(xiàng)目要求制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)目標(biāo)，并進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì)，確保BIM 技術(shù)平臺(tái)中的各項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容與現(xiàn)場實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)適配。設(shè)計(jì)單位需要定期組織設(shè)計(jì)人員對(duì)工程項(xiàng)目的施工現(xiàn)場情況進(jìn)行全面勘察，確保設(shè)計(jì)方案的可行性。設(shè)計(jì)工作對(duì)不同階段的公路工程建設(shè)管理均有指導(dǎo)性作用，因此必須制定和完善科學(xué)的設(shè)計(jì)方案和實(shí)施目標(biāo)，同時(shí)確保BIM 數(shù)據(jù)模型中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參數(shù)指標(biāo)精確、規(guī)范。在初步設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需要全面整合各項(xiàng)工程項(xiàng)目建設(shè)信息資源，并對(duì)這些數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)分類，充分保證設(shè)計(jì)方案的可行性，同時(shí)為施工管理工作提供可靠依據(jù)。在設(shè)計(jì)過程中可建立BIM 模型，直觀展示地形、道路中心線、橫斷面、縱斷面等，再結(jié)合模型中的數(shù)據(jù)信息計(jì)算工程量、形成施工圖，同時(shí)在施工過程中，借助BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)管理。

4.2 立項(xiàng)設(shè)計(jì)和外業(yè)勘察

在初步設(shè)計(jì)階段，立項(xiàng)設(shè)計(jì)和外業(yè)勘察是非常關(guān)鍵的兩個(gè)環(huán)節(jié)，這兩個(gè)環(huán)節(jié)也能夠間接體現(xiàn)出公路工程項(xiàng)目的基本設(shè)計(jì)特征。在設(shè)計(jì)前期，需要對(duì)公路建設(shè)環(huán)境條件進(jìn)行全面核驗(yàn)，確保施工技術(shù)資源條件的可控性。在公路工程項(xiàng)目的立項(xiàng)階段，相關(guān)管理人員和設(shè)計(jì)單位需要定期進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，對(duì)可行性分析報(bào)告中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化模擬和統(tǒng)計(jì)分析，定性和定量論證公路工程項(xiàng)目施工建設(shè)活動(dòng)的可行性。在立項(xiàng)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)單位需要對(duì)公路工程項(xiàng)目的實(shí)際路線走向進(jìn)行嚴(yán)格的界定，可利用BIM 技術(shù)進(jìn)行三維仿真模擬分析，對(duì)工程建設(shè)條件進(jìn)行詳細(xì)劃分，還需要對(duì)各項(xiàng)環(huán)境影響因素進(jìn)行客觀評(píng)估和預(yù)測分析?？辈炜煞譃槌醪娇辈旌驮敿?xì)勘察，初步勘察后，可通過BIM 技術(shù)呈現(xiàn)公路的三維模型，構(gòu)建專業(yè)測繪數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫，之后還要針對(duì)具體的建筑物地基或具體的地質(zhì)問題等進(jìn)行詳細(xì)勘察，再對(duì)各項(xiàng)詳細(xì)勘察數(shù)據(jù)資源進(jìn)行分類整合，為公路工程設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

4.3 BIM 參數(shù)化建模和工程量計(jì)算

在完成外業(yè)勘察工作之后，設(shè)計(jì)單位需要合理運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行參數(shù)化建模，并自動(dòng)計(jì)算和生成工程量清單。在此環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)單位需要及時(shí)導(dǎo)入指導(dǎo)性文件和相關(guān)行業(yè)技術(shù)規(guī)范，這樣才能合理管控?cái)?shù)據(jù)模型中的各項(xiàng)參數(shù)信息。在進(jìn)行BIM 參數(shù)化建模操作的過程中，需要對(duì)工程項(xiàng)目所在區(qū)域的地形圖、道路中心線、道路縱斷面以及橫斷面進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，并確保路基路面結(jié)構(gòu)高程和其他參數(shù)指標(biāo)均符合公路工程設(shè)計(jì)規(guī)范。采用BIM 技術(shù)，可以地形參數(shù)的形式建立公路工程的三維地質(zhì)模型，根據(jù)自動(dòng)生成的三維地形空間圖，直接輸入測量數(shù)據(jù)即可完善模型。BIM 數(shù)據(jù)模型構(gòu)建完成之后，可以對(duì)鋼筋混凝土、水泥瀝青、土石方等基礎(chǔ)施工建設(shè)要素等進(jìn)行精準(zhǔn)分類，對(duì)工程量和分項(xiàng)施工成本進(jìn)行快速估算。

4.4 施工平面圖生成和信息化管理優(yōu)化

在公路工程項(xiàng)目的施工圖設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要在規(guī)范技術(shù)參數(shù)、確保數(shù)據(jù)模型內(nèi)部各項(xiàng)參數(shù)正確性的基礎(chǔ)上，生成工程項(xiàng)目三維模型和設(shè)計(jì)圖紙。若有參數(shù)調(diào)整，只需在參數(shù)設(shè)置頁面中調(diào)整各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，BIM平臺(tái)中的可視化數(shù)據(jù)模型和設(shè)計(jì)圖紙能夠同步更新，不需要額外耗費(fèi)更多的時(shí)間精力分別修改模型和圖紙。在公路工程項(xiàng)目中，借助計(jì)算機(jī)平臺(tái)與BIM 技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)工程信息的高效管理以及對(duì)資源的優(yōu)化配置，同時(shí)能夠提供施工方案模擬、工程維修周期模擬等服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)“工程自定義”以及對(duì)工程全過程的動(dòng)態(tài)管理。因此，在BIM 技術(shù)平臺(tái)的施工圖設(shè)計(jì)頁面中，設(shè)計(jì)人員和施工方的項(xiàng)目管理人員需要重點(diǎn)審核各項(xiàng)數(shù)據(jù)模型中的參數(shù)指標(biāo)與現(xiàn)場工程測量值是否一致，并對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)管理結(jié)果進(jìn)行定期審核和圖表分析。在BIM 技術(shù)平臺(tái)中，公路工程不同建設(shè)標(biāo)段內(nèi)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息資源能夠被不同用戶角色進(jìn)行信息共享和數(shù)據(jù)交換操作，但是需要在授權(quán)token 之后進(jìn)行信息加密處理。

5 結(jié)語

綜上所述，公路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式已不能完全滿足當(dāng)前的建設(shè)需求。而將BIM 技術(shù)有效應(yīng)用于公路設(shè)計(jì)中，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的優(yōu)勢，利用好三維建模等技術(shù)，能夠全面提高公路設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，進(jìn)而取得更好的建設(shè)效果。