劉玲

（華昕設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司安徽分公司， 安徽 合肥 230051）

BIM技術(shù)能夠有效提高道橋工程施工質(zhì)量， 并提升設(shè)計(jì)效率， 減少設(shè)計(jì)失誤， 設(shè)計(jì)過(guò)程三維立體，具體化、 可視化， 被廣泛應(yīng)用在道橋設(shè)計(jì)中， 并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。 而對(duì)BIM技術(shù)條件下道橋設(shè)計(jì)進(jìn)行研究分析， 則能為加強(qiáng)BIM技術(shù)在道橋設(shè)計(jì)中應(yīng)用提供依據(jù)， 為促進(jìn)道橋建設(shè)發(fā)展提供便利。

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD） 等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多維模型信息集成技術(shù)， 是對(duì)建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)。 即建筑信息化模型技術(shù)， 主要采用三位數(shù)字建模技術(shù)， 對(duì)建筑物體構(gòu)建可視化3D數(shù)字模型， 然后圍繞建筑主體結(jié)構(gòu)及道橋主要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及仿真模擬[1]。 BIM可以讓道橋工程在模塊化、 可視化以及系統(tǒng)化下達(dá)成預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。尤其是在國(guó)家大力提倡智慧型城市這一背景下， 需要不斷對(duì)道橋的設(shè)計(jì)與施工理念進(jìn)行創(chuàng)新， 讓道橋設(shè)計(jì)向著信息化發(fā)展， 而B(niǎo)IM技術(shù)則正好滿足這一需求。

我院于2013 年末即安排人員培訓(xùn)學(xué)習(xí)BIM 技術(shù)， 并在后期運(yùn)用到項(xiàng)目設(shè)計(jì)中， 從初期的鴻業(yè)路立得、 管立得到如今的廣聯(lián)達(dá)路易、 管立得， 迄今已將近10 年。

在實(shí)際應(yīng)用中， BIM技術(shù)可以在三維模型中把主項(xiàng)與分項(xiàng)工程的技術(shù)參數(shù)、 設(shè)計(jì)周期以及進(jìn)度安排等信息相結(jié)合。 并且將BIM應(yīng)用到道橋設(shè)計(jì)中后，設(shè)計(jì)人員可以將BIM技術(shù)與CAD軟件融合在一起，然后對(duì)道橋工程進(jìn)行繪圖， 使道橋工程的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)變得更加精細(xì)， 最大程度上提高道橋工程質(zhì)量， 盡量避免設(shè)計(jì)疏漏， 防止安全事故發(fā)生。

BIM技術(shù)在道橋設(shè)計(jì)時(shí)， 設(shè)計(jì)人員對(duì)BIM三維模型中的各要素進(jìn)行明確分析， 同時(shí)對(duì)各要素進(jìn)行實(shí)體測(cè)繪， 在測(cè)繪完成后將各要素融入系統(tǒng)當(dāng)中，最后對(duì)各要素分別進(jìn)行建模并將其整合在一起， 形成一個(gè)完整的模型系統(tǒng)。 通常情況下在道橋設(shè)計(jì)中BIM三維模型各要素主要為： 地形地貌、 道路、 橋梁、 上跨、 下穿、 隧道、 路橋附屬物以及地面模型等。

2 BIM技術(shù)在道橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 較高可視化性與模擬性

BIM技術(shù)通過(guò)相關(guān)組件信息， 形成交互式3D效果， 來(lái)實(shí)現(xiàn)可視化這一目標(biāo)。 在工程管理中， 可視化技術(shù)的應(yīng)用效果極其可觀， 在道橋設(shè)計(jì)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[2]。

由于BIM技術(shù)具有可視化性與模擬性的特點(diǎn)，故將BIM技術(shù)應(yīng)用到道橋設(shè)計(jì)當(dāng)中， 能夠很好的將設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念充分展示， 將各構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)明確顯示。 可以在前期的方案匯報(bào)中將虛化的道橋通過(guò)BIM切實(shí)展示， 讓領(lǐng)導(dǎo)專家們一目了然， 既增強(qiáng)匯報(bào)效果， 又提高后續(xù)道橋設(shè)計(jì)中涉及細(xì)節(jié)問(wèn)題的處理， 提高設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量。 另外BIM技術(shù)還擁有極高的數(shù)字化與智能化特征， 可以根據(jù)道橋項(xiàng)目的各要素構(gòu)建數(shù)字化模型， 提升道橋設(shè)計(jì)水平，如圖1 所示。

圖1 BIM技術(shù)中項(xiàng)目三維立體圖

2.2 擁有良好的協(xié)調(diào)性

由于道橋項(xiàng)目的建設(shè)單位、 設(shè)計(jì)單位等單位間之間相互獨(dú)立， 增加彼此間的聯(lián)系， 是確保道橋項(xiàng)目能夠有序進(jìn)行的基礎(chǔ)與前提。 但實(shí)際中， 各項(xiàng)目參與主體存在差異， 要求設(shè)計(jì)人員在道橋項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)必須要結(jié)合多方意見(jiàn)， 根據(jù)具體情況優(yōu)化設(shè)計(jì)方案， 確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。 由于BIM技術(shù)擁有良好的協(xié)調(diào)性， 在運(yùn)用BIM設(shè)計(jì)后， 設(shè)計(jì)人員便可以借助BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)道橋施工過(guò)程進(jìn)行模型分析與整合， 并對(duì)工程項(xiàng)目中可能存在的問(wèn)題進(jìn)行合理預(yù)估， 如此便能夠有效協(xié)調(diào)各部門的意見(jiàn)， 使項(xiàng)目能夠順利進(jìn)行。

2.3 利用BIM技術(shù)對(duì)市政道橋設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

BIM技術(shù)應(yīng)用在道橋設(shè)計(jì)當(dāng)中， 可以有效提高道橋施工效率， 保障施工質(zhì)量， 確保道橋工程符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)部分施工難度較高的項(xiàng)目， 設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)， 往往需要借助眾多專業(yè)化設(shè)備來(lái)開(kāi)展相關(guān)工作， 但這樣會(huì)存在很大的缺陷。 若在這個(gè)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)BIM技術(shù)的應(yīng)用， 便可以利用BIM技術(shù)對(duì)道橋設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化， 以彌補(bǔ)二維設(shè)計(jì)中的缺陷。

3 道橋設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 多元模擬優(yōu)化和多參數(shù)驅(qū)動(dòng)

運(yùn)用BIM技術(shù)所搭建的模型不光是視覺(jué)上的搭建， 還包括對(duì)搭建功能、 時(shí)間與性能的模擬以及對(duì)搭建圖形的模擬。 因此設(shè)計(jì)人員將BIM技術(shù)應(yīng)用到道橋設(shè)計(jì)中， 可借助BIM技術(shù)來(lái)搭建相應(yīng)的模型，從而對(duì)道橋施工過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題提前預(yù)測(cè)，并制定相應(yīng)的對(duì)策， 有效加強(qiáng)對(duì)道橋施工過(guò)程的管控， 保證施工質(zhì)量， 防止安全事故的發(fā)生。 若在道橋施工過(guò)程中遇到安全問(wèn)題， 通過(guò)此方式， 相關(guān)人員能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)， 然后采取相應(yīng)措施予以補(bǔ)救，使工程能夠順利進(jìn)行。 此外， 設(shè)計(jì)人員利用BIM技術(shù)搭建的模型對(duì)復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行分析， 并科學(xué)、 合理優(yōu)化設(shè)計(jì)方案， 為后續(xù)的道橋施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，保障項(xiàng)目質(zhì)量。 在BIM模型當(dāng)中， 技術(shù)元素與圖片都不是獨(dú)立的， 各參數(shù)間彼此聯(lián)系， 設(shè)計(jì)人員對(duì)方案進(jìn)行修改時(shí)， 與其關(guān)聯(lián)之處會(huì)自動(dòng)調(diào)整， 以此來(lái)滿足工程要求， 能夠有效提高設(shè)計(jì)效率， 提升設(shè)計(jì)品質(zhì)。

3.2 提升道橋的整體工作效率

設(shè)計(jì)人員在對(duì)道橋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 會(huì)受到各種因素的影響， 使得道橋設(shè)計(jì)方案存在缺陷， 難以保證后續(xù)的施工效率與施工質(zhì)量。 所以必須要加強(qiáng)BIM技術(shù)的應(yīng)用， 并科學(xué)、 合理地利用BIM技術(shù)的特點(diǎn)與作用， 對(duì)整個(gè)道橋項(xiàng)目的施工過(guò)程進(jìn)行模擬， 并對(duì)施工期間可能遇到的問(wèn)題進(jìn)行研究分析， 然后提前做好應(yīng)急預(yù)案， 確保施工過(guò)程有序進(jìn)行。 同時(shí)將BIM技術(shù)應(yīng)用到道橋設(shè)計(jì)中， 還能夠?qū)?xiàng)目的設(shè)備使用與人員物資分配情況進(jìn)行合理分析， 細(xì)化各環(huán)節(jié)的資金成本等， 借助立體模型掌握道橋工程的施工進(jìn)度及工程量完成情況， 通過(guò)這種方式， 可以最大程度上提高工程施工效率， 強(qiáng)化施工管理， 保證施工安全， 促進(jìn)工程發(fā)展進(jìn)步。 另外BIM技術(shù)的應(yīng)用， 項(xiàng)目管理人員通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可了解項(xiàng)目施工期間的具體信息， 當(dāng)施工中出現(xiàn)突發(fā)意外時(shí)， BIM技術(shù)便能夠第一時(shí)間把事故的具體情況向管理人員進(jìn)行反饋， 使管理人員能夠及時(shí)采取措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)， 以此來(lái)保障項(xiàng)目施工質(zhì)量， 讓施工能夠順利進(jìn)行。

3.3 地下管線綜合設(shè)計(jì)3D運(yùn)用

設(shè)計(jì)人員在對(duì)地下管線進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 設(shè)計(jì)人員在道路管線設(shè)計(jì)前， 做好數(shù)據(jù)信息采集與分析工作，然后根據(jù)分析結(jié)果對(duì)管線走向進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃， 有序合理地選擇管徑及管材， 為后續(xù)管道加工作業(yè)提供數(shù)據(jù)支持， 明確每根管子、 每個(gè)井所在的道路板塊位置和高程， 確保符合管線要求， 保障工程質(zhì)量。同時(shí)， 設(shè)計(jì)人員可以借助BIM技術(shù)對(duì)地下管線的分布情況開(kāi)展3D模擬并構(gòu)建模型， 使整個(gè)施工方案能夠清楚展現(xiàn)在人們面前， 還可以提前確認(rèn)管道上所預(yù)留的孔洞是否合理， 并對(duì)所有管線進(jìn)行碰撞檢測(cè)，然后對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行研究分析， 確保管位等符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 BIM管線基本涵蓋了市政管線設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容， 從地形處理到道路繪制， 從平面設(shè)計(jì)到縱斷面設(shè)計(jì)， 從給水、 污水、 雨水設(shè)計(jì)到各類管線綜合調(diào)整， 從管網(wǎng)平差計(jì)算到污水雨水計(jì)算， 與工程實(shí)際理念相通， 與上下游專業(yè)數(shù)據(jù)完全互通， 高效協(xié)作。 有很強(qiáng)的實(shí)用性。

3.4 道橋項(xiàng)目施工中BIM的應(yīng)用

3D可視化-4D時(shí)間-5D成本的特征是BIM技術(shù)顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)， 合理利用這些特征能夠便于工程項(xiàng)目的施工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的精細(xì)化管理[3]。 設(shè)計(jì)人員在對(duì)道橋項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 科學(xué)、 合理利用BIM技術(shù)進(jìn)行立體模型搭建， 可以將成本預(yù)算以及施工進(jìn)度等數(shù)據(jù)信息整合在一起， 并將施工安全管理、 施工合同以及設(shè)計(jì)圖紙相結(jié)合， 從而準(zhǔn)確模擬出工程施工過(guò)程， 然后利用技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，從而計(jì)算出項(xiàng)目的施工進(jìn)度與物資使用情況， 進(jìn)而達(dá)成對(duì)項(xiàng)目施工的實(shí)時(shí)控制。

除此之外， BIM技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析， 如此不僅能夠有效節(jié)約施工周期， 還可以降低道橋施工成本， 提高工程效率， 促進(jìn)道橋工程穩(wěn)定有序的發(fā)展。

4 以我院與交規(guī)院聯(lián)合體中標(biāo)的楚都大道道橋設(shè)計(jì)為例

4.1 工程概況

楚都大道長(zhǎng)5.4km， 城市主干道， 設(shè)計(jì)速度60km/h。道路自壽縣瓦埠路交口東140m起坡， 上跨濱湖大道、與壽縣保莊圩大堤平交， 跨東淝河、 施家湖， 與唐山鎮(zhèn)保障圩平交、 下穿合淮阜高速公路， 終點(diǎn)接S102 省道與夏郢孜路交口。 全線路堤約890m， 橋梁約4555m， 其中跨壽縣濱湖大道上跨橋長(zhǎng)175m， 東淝河大橋西引橋2590m， 東淝河大橋長(zhǎng)320m（85 +150 +85 連續(xù)剛構(gòu)主橋）， 東淝河大橋東引橋1470m， 引橋采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑35m的等高度簡(jiǎn)支變連續(xù)小箱梁結(jié)構(gòu)。

整個(gè)道路涉及上跨下穿， 要確保設(shè)計(jì)的合理性，保障設(shè)計(jì)質(zhì)量， 設(shè)計(jì)人員在對(duì)道橋設(shè)計(jì)時(shí)首先準(zhǔn)確了解工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需求， 通過(guò)原地形地貌建模，設(shè)計(jì)與楚都大道相交道路的上跨、 下穿三維模型，并根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化比選，最后選擇通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)道路工程進(jìn)行設(shè)計(jì)分析匯報(bào)。 但該項(xiàng)目推進(jìn)到初設(shè)階段， 最終因用地性質(zhì)問(wèn)題暫時(shí)擱淺。

4.2 BIM技術(shù)在道橋設(shè)計(jì)方面的具體應(yīng)用

將BIM技術(shù)應(yīng)用在道橋設(shè)計(jì)中， 可以讓道橋的設(shè)計(jì)方案更科學(xué)、 合理。 結(jié)合項(xiàng)目具體情況， 有針對(duì)性地進(jìn)行道橋設(shè)計(jì)， 來(lái)保證道橋設(shè)計(jì)質(zhì)量， 確保項(xiàng)目工程符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 使項(xiàng)目工程順利進(jìn)行。

4.2.1 BIM技術(shù)在工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)支持中的應(yīng)用

BIM技術(shù)能夠通過(guò)技術(shù)和數(shù)據(jù)兩方面的支持來(lái)更好地提高道橋設(shè)計(jì)科學(xué)合理， 能夠更加切合現(xiàn)實(shí)的施工情況[4]。 道橋BIM設(shè)計(jì)中， 設(shè)計(jì)、 三維、 計(jì)量、 出圖等工作都緊密圍繞著B(niǎo)IM信息為核心， 順理成章地實(shí)現(xiàn)了所見(jiàn)即所得、 模擬、 優(yōu)化、 以及不同專業(yè)間的協(xié)調(diào)功能， 對(duì)數(shù)據(jù)有了精確把握， 路基和邊坡、 路面結(jié)構(gòu)層、 緣石、 上跨、 下穿等都是擁有完整工程屬性的整體特征對(duì)象， 不再是傳統(tǒng)的靠斷面拼湊的數(shù)據(jù)， 因此能夠提供精確的工程算量數(shù)據(jù)。 并且， 隨著B(niǎo)IM技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用， BIM信息將成為銜接規(guī)劃、 設(shè)計(jì)、 施工、 運(yùn)維的整個(gè)工程全生命周期的信息載體。 道橋BIM設(shè)計(jì)可直接復(fù)制整個(gè)工程進(jìn)行備份、 交流， 也可針對(duì)某一具體的地形、 路線等數(shù)據(jù)文件進(jìn)行這些操作。 采用了樣板化技術(shù)， 可根據(jù)各類工程的設(shè)計(jì)要求和習(xí)慣進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置， 使工程管理不再繁瑣。 并且在設(shè)計(jì)中有智能聯(lián)動(dòng)功能， 當(dāng)修改路線、 設(shè)計(jì)縱斷、道路等對(duì)象時(shí)， 所有依據(jù)它們生成的數(shù)據(jù)、 模型都會(huì)自動(dòng)更新， 并且后期的三維立體功能還可以在一個(gè)高仿真的環(huán)境中模擬行車， 有很強(qiáng)的代入感。 加強(qiáng)BIM技術(shù)在工程設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用， 可以讓設(shè)計(jì)人員更加直觀了解整個(gè)設(shè)計(jì)方案， 同時(shí)施工人員也可以借助立體化模型對(duì)各構(gòu)件之間的關(guān)系有更準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)， 從而更加科學(xué)、 合理開(kāi)展施工作業(yè)， 以此來(lái)保證施工質(zhì)量， 防止安全事故的發(fā)生， 促進(jìn)項(xiàng)目的有序進(jìn)行。

4.2.2 BIM技術(shù)在施工現(xiàn)場(chǎng)分析中的應(yīng)用

為了保障道橋設(shè)計(jì)水平及質(zhì)量的提高， 設(shè)計(jì)人員在道橋設(shè)計(jì)時(shí)需盡量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)， 必須要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件與地理環(huán)境， 并以此為基礎(chǔ)開(kāi)展設(shè)計(jì)工作， 只有這樣才能最大程度提高道橋設(shè)計(jì)方案的可行性以及合理性， 使道橋工程能夠順利進(jìn)行。然而這對(duì)于設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平有著極高的要求，而將BIM技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)優(yōu)化中， 可以讓設(shè)計(jì)人員更加方便進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘， 收集各種數(shù)據(jù)信息， 為后續(xù)的模型構(gòu)建提供數(shù)據(jù)支持。 并且利用BIM技術(shù)當(dāng)中的可視化技術(shù)， 可以讓設(shè)計(jì)人員找到設(shè)計(jì)方案中存在的問(wèn)題， 然后及時(shí)進(jìn)行解決， 從而保證道橋質(zhì)量， 防止安全事故的發(fā)生， 最大程度上降低施工風(fēng)險(xiǎn)， 提升道橋綜合設(shè)計(jì)質(zhì)量和水平。

4.2.3 BIM技術(shù)在道橋設(shè)計(jì)科技研發(fā)中的應(yīng)用

由于BIM技術(shù)的特點(diǎn)， 因此設(shè)計(jì)人員還可以將BIM技術(shù)應(yīng)用在科技研發(fā)當(dāng)中， 推動(dòng)研發(fā)工作順利進(jìn)行[5]。 設(shè)計(jì)人員在將BIM 技術(shù)應(yīng)用在三維建模時(shí)， 可以通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的優(yōu)化使整個(gè)設(shè)計(jì)質(zhì)量得到提升， 確保道橋設(shè)計(jì)質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 但需要注意的是， 因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員是BIM技術(shù)應(yīng)用的實(shí)施者， 設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素養(yǎng)將直接決定BIM技術(shù)的應(yīng)用效果，因此要想加強(qiáng)BIM技術(shù)在道橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用， 就必須要加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)， 提升設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平， 使其具備專業(yè)的知識(shí)與技能， 從而更好開(kāi)展道橋工程設(shè)計(jì)， 發(fā)揮出BIM技術(shù)在道橋設(shè)計(jì)中的作用和價(jià)值， 確保道橋工程質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述， 在BIM技術(shù)條件下加強(qiáng)道橋設(shè)計(jì)，需要綜合考慮各種BIM技術(shù)在道橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法與實(shí)際情況， 擇選出最有利方案， 應(yīng)用于道橋項(xiàng)目中。 讓BIM技術(shù)完美的融合于道橋項(xiàng)目規(guī)劃、 設(shè)計(jì)、 施工、 運(yùn)維的整個(gè)工程全生命周期中， 進(jìn)一步推進(jìn)道橋工程的發(fā)展。