基于BIM軟件實現公路精細化建模的應用研究

翟 繼 鵬

(浙江省交通規劃設計研究院有限公司，浙江 杭州 310000)

1 概述

公路是一種巨大的工程項目，包括了道路、橋梁、隧道等結構，其復雜程度很難用規則模型概括出來。公路工程相比于一般的土建工程有著很突出的特點。首先是工程造價比較高，投資很大，這是一般的建筑工程項目所不可比擬的，這就決定了施工運用BIM技術的必要性；其次公路工程的規模大，建設周期長，這種線性建筑的特點，使施工易受到其他工程和外界的干擾，施工管理工作量大；再次野外工作，作業受限，公路的勘測、施工大都是在野外，導致設備機械等作業能力受限制；最后公路工程的質量要求非常高，這是一項與民生相關的重大項目，每條公路都是唯一的，一旦建成之后，將會長時間的投入到使用中，因此建設各方都會盡可能的要求創造高質量的公路建筑。

2 BIM軟件實現精細化建模

公路工程施工的復雜特點使施工技術成為一大難點，利用BIM軟件實現精細化建模運用在施工中是現代信息建筑的一大突破。BIM軟件在公路行業的建模主要包括路線地形、自動拼裝橋梁等建模。下面我們來看一下BIM軟件在公路工程行業幾種常見的建模方式。

2.1 Civil3d路線建模

Civil3d是一款面向對象的制圖軟件，其路線路基的設計建模能力十分強大，將道路的縱斷面、橫斷面、水平線等元素在同一界面結合，創造動態關聯的參數化三維模型。Civil3d創建道路模型的步驟如下：

1)根據設計圖紙，創建地形曲面；首先創建曲面定義，然后通過添加等高線或者等高點。地形生成之后，開始創建路線的平面曲面，平面曲線的創建有兩種方式：

a.通過CAD圖中線路的PL線直接轉化。

b.通過路線繪制工具，繪制路線。

2)創建路線縱斷面曲面，在Civil3d中，路線的平縱橫是實時聯動的，模型在施工階段可以隨時根據現場情況修改相應的數據，軟件會自動計算對應的其他數據。

3)創建橫斷面，Civil3d的橫斷面是采用裝配式橫斷面，可根據現有模板修改，達到建模的要求。

4)根據平縱橫可快速創建路線模型，并且與地形相互融合，模型可導入到其他軟件平臺上進行渲染展示。

2.2 Dynamo+Revit橋梁自動拼裝建模

Dynamo是一款可視化編程軟件，可以與Revit交互使用，自動組建橋梁上部結構，配合參數化族，自動實現上部結構與下部結構的拼裝。

Revit中導入橋梁路線，根據Dynamo節點包直接生成橋梁上部結構梁和橫隔板；Revit建立橋梁下部結構參數化族，包括橋墩和橋臺，根據Dynamo節點包自動拼裝下部結構族，見圖1。

2.3 Infraworks+Inventor協作

Infraworks是一款具有整合功能的軟件，可以把其他軟件建立的模型在Infraworks中整合，并進行項目展示。同時Infraworks自帶組件式路橋隧功能，可以在仿真地形環境下進行模型的建立與修改。由于Infraworks自帶的組件模型是由Inventor建立的ipt格式的構件，因此可以在Inventor中修改模型的細節，再在Infraworks中進行模型建立。

在Infraworks中找到構件樣式，復制出需要修改的構件，打開該構件的資源管理器，直接在Inventor中打開該模型，在Inventor中修改結構模型，并通過保存，在Infraworks中更換修改后的構件。

2.4 Navisworks施工模擬

Navisworks是可視化仿真軟件，可以對公路工程的模型進行仿真施工模擬或者可視化施工交底等，對公路工程施工階段的管理有十分重大的作用。

通過外部模型導入，并整合模型信息，運用Animator動畫設置功能，可以設置特殊節點的分解動畫，完成可視化交底，簡單直接。通過Timeliner實現全周期施工模擬，算量、現場實時監控。

3 模型在公路施工階段的應用

BIM技術作為公路施工整個建設生命過程始終的技術模式，其在整個公路工程施工過程中，是實現讓建設項目規劃設計成為現實的重要環節，施工企業要在BIM技術基礎上建立項目管理信息化體系，提高公路工程施工建設水平，提升公路工程施工質量，實現經濟效益最大化。具體的BIM技術在建筑施工中的應用價值包括以下幾點。

3.1 三維設計，全面展現

BIM技術在建立精細化模型后，通過對材質的選擇，并通過專業的渲染軟件，可以達到逼真效果。在建立模型的初期，添加設置構件的編碼信息，并且添加對應的屬性，在展示階段，能夠通過在模型中對構件的選擇，提供出模型的尺寸類型等信息。在BIM模型渲染出成果后，可以更方便的進行宣傳匯報展示，增加項目工程展示的美觀度。另外通過對模型的不同部位的顯示設置，可以準確的把復雜節點處的模型更加直觀的展示出來，還可以設置動畫演示，把項目整體的模型與節點施工工藝通過視頻的方式展示出來，提前了解工程施工的難點重點。在BIM模型的基礎上，設置模型的材料算量屬性，在展示模型的同時，自動呈現出相關構件的工程量，對施工階段有著很重要的意義。

3.2 優化方案，提高效率

BIM精細化模型對于施工方案的選擇具有十分重要的意義。利用BIM三維可視化的優勢，讓人容易理解工程師所提出的方案，讓所有參與方都能輕易理解規劃方案，節省溝通時間也降低彼此表達不清的誤解；利用BIM的4D施工模擬功能，及時發現施工方案中的不足與優化點，并及時改進，防止在施工過程中的返工現象，大大提高了施工效率。還可以利用BIM技術進行現場技術交底，三維精細化模型的展示可以直觀的使被交底人理解，特別是特殊節點的展示，可以使工人在施工前充分了解施工內容和順序，提供工作效率。

3.3 精確算量，減少浪費

BIM模型是一個包含豐富的數據并且參數化的建筑的數字表達方式，BIM精細化模型利用4D模擬，利用數字化平臺演示整個施工過程，實時統計公路施工過程中的材料用量，根據數據對比及時查出材料浪費的原因，有效進行資金的控制。由于采用BIM技術，設計單位可以通過模型進行物理碰撞和規則碰撞檢查，消除設計不合理因素，大大減少了施工階段中的設計更改，減少資源浪費。

3.4 協同管理，安全施工

BIM技術可提高施工組織協調的有效性，同一個精細化的BIM模型，可以同時在不同的單位中顯示，并利用網絡技術，協同聯系，基于BIM模型完成施工的協同管理。在公路工程的施工過程中，由于施工項目是線性的，傳統的管理協作方式受空間限制很大。通過基于BIM模型的協同工作平臺，可以極大程度的淡化時間空間的界限，施工進度多處同步更新，優化交流方式。還可以利用三維模型提前判斷危險源，在其附近設置防護設施模型，提前排查安全死角。基于BIM的精細化模型，BIM技術在協同管理和安全施工中的應用能夠更大程度的發揮作用。

4 結語

BIM軟件實現精細化建模是BIM技術真正應用于工程的基礎，精細化建模的方式有很多種，只有帶有建筑構件信息的模型才符合BIM的基本定義，運用BIM技術與理念，通過信息模型隨時更新現場施工數據，實時監控施工狀態，及時調整。施工階段運用BIM技術不僅提高施工效率，而且對安全施工、材料預算有著重大意義。由此可見，合理的運用BIM軟件建立精細化模型，在公路工程的施工階段會有傳統施工方式無法企及的優勢。