BIM 技術(shù)在道路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與發(fā)展探討

喬琳

山東省公路設(shè)計(jì)咨詢有限公司 山東 濟(jì)南 250102

引言

BIM全稱“Building Information Modeling”，即建筑信息模型。該技術(shù)以數(shù)字化的三維模型為核心，可實(shí)現(xiàn)建筑工程中建筑物幾何信息、現(xiàn)場狀態(tài)信息、施工運(yùn)動(dòng)行為信息等一系列重要信息的立體化、動(dòng)態(tài)化呈現(xiàn)。將BIM技術(shù)運(yùn)用到建筑工程的建設(shè)體系中，對(duì)相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)具有顛覆性的變革改善作用。據(jù)此，我們有必要對(duì)基于BIM的道路工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化展開探究討論。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用概述

我國工程建設(shè)行業(yè)從2001年開始引進(jìn)BIM技術(shù)，其應(yīng)用在國內(nèi)還處于初級(jí)階段。BIM作為我國建設(shè)行業(yè)信息化建設(shè)的重要工具，現(xiàn)已逐漸得到政府、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)等的重視。我國在城市更新、城鎮(zhèn)化、地下管廊和城市基礎(chǔ)設(shè)施等方面仍有較大的建設(shè)需求，資源和環(huán)境約束加大，綠色建造和綠色建筑等要求提高，勞動(dòng)力成本持續(xù)增加，粗放發(fā)展模式難以為繼，提質(zhì)增效刻不容緩，加快BIM等信息化技術(shù)的應(yīng)用將從外部的制約轉(zhuǎn)化為企業(yè)內(nèi)部的動(dòng)力[1]。

2 BIM技術(shù)在道路工程設(shè)計(jì)中的流程

道路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多專業(yè)相互配合，具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性、統(tǒng)籌性、交互性等特點(diǎn)。在道路工程設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括基礎(chǔ)資料整理、道路平縱橫設(shè)計(jì)、各專業(yè)交互設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)成果輸出等。在BIM設(shè)計(jì)中，其設(shè)計(jì)流程與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程基本一致，這樣在設(shè)計(jì)思路上也更容易被理解和接受。道路設(shè)計(jì)的開始工作是基礎(chǔ)資料的整理與分析，包括明確業(yè)主需求、上位規(guī)劃分析以及現(xiàn)場情況調(diào)查等。基礎(chǔ)資料整理完畢后便可進(jìn)行道路平縱橫方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要目的是在各種控制因素下，選擇合理的平縱面線形及橫斷面搭配，避開不利因素，在保證符合規(guī)范及質(zhì)量要求的前提下，尋求工程安全、適用、經(jīng)濟(jì)及美觀的辯證統(tǒng)一合理性。道路平縱橫方案初步確定后，其他專業(yè)將在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，各專業(yè)數(shù)據(jù)相互支撐與矯正。各專業(yè)交互設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)成果便可匯總輸出，用于指導(dǎo)施工或方案展示等[2]。

3 BIM技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

3.1 道路工程設(shè)計(jì)成圖形式的優(yōu)化

CAD繪制的平面圖紙很難直觀體現(xiàn)空間感，相關(guān)人員在繪圖、用圖時(shí)，需要立足專業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行空間想象，很難對(duì)道路工程的幾何形態(tài)、三維結(jié)構(gòu)形成清晰認(rèn)知。在運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化后，上述傳統(tǒng)問題可得到有效解決。在BIM軟件平臺(tái)當(dāng)中，會(huì)形成有多個(gè)“族”，即道路建筑物的常見結(jié)構(gòu)部位。同時(shí)，在公共網(wǎng)絡(luò)的支持下，還會(huì)有其他設(shè)計(jì)人員將自己制作的族共享到平臺(tái)當(dāng)中。基于此，相關(guān)人員將道路工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)輸入到BIM軟件平臺(tái)當(dāng)中，數(shù)據(jù)便會(huì)在多個(gè)族的作用下進(jìn)行協(xié)同配置，從而生成三維立體的道路建筑物與施工現(xiàn)場模型。例如，在設(shè)計(jì)某高低塔單鎖面混凝土斜拉橋時(shí)，設(shè)計(jì)人員即可選擇該類型的族模塊作為建模成圖基礎(chǔ)，并將“高塔塔柱：全高185m，斜拉索共29副”“低塔塔柱：全高121m，斜拉索14副”“引橋：東引橋全長277m，西引橋全長1033m”等數(shù)據(jù)輸入到相應(yīng)欄目中，即可實(shí)現(xiàn)道路模型的自動(dòng)化構(gòu)筑與可視化呈現(xiàn)。

3.2 設(shè)計(jì)方案比選

在設(shè)計(jì)方案比選階段，創(chuàng)建并整合方案概念模型和周邊環(huán)境模型，利用BIM三維可視化的特性展現(xiàn)道路設(shè)計(jì)方案。同時(shí)對(duì)多套道路方案進(jìn)行可視化、可量化的比選，并根據(jù)比選結(jié)果，方便、快捷的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案比選的工作流程宜符合下列要求：①數(shù)據(jù)收集。②利用周邊環(huán)境模型進(jìn)行道路選線，根據(jù)多個(gè)選線方案建立相應(yīng)精度的道路模型，模型宜包含道路項(xiàng)目各方案的完整設(shè)計(jì)信息，創(chuàng)建周邊環(huán)境模型，并與方案模型進(jìn)行整合。③校驗(yàn)?zāi)Ｐ偷耐暾浴?zhǔn)確性。④生成道設(shè)計(jì)方案模型，作為階段性成果提交給建設(shè)單位，并根據(jù)建設(shè)單位的反饋修改設(shè)計(jì)方案。⑤生成道路項(xiàng)目的漫游視頻，并與最終方案模型交付給建設(shè)單位[3]。

3.3 BIM技術(shù)在道路設(shè)計(jì)科技研發(fā)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)同樣可運(yùn)用到科技研發(fā)中，促進(jìn)研發(fā)工作的順利開展。BIM技術(shù)可以被運(yùn)用到三維建模設(shè)計(jì)、道路中心線設(shè)計(jì)等多個(gè)環(huán)節(jié)，通過對(duì)設(shè)計(jì)的優(yōu)化來提高整體性的質(zhì)量。值得注意的是，技術(shù)的運(yùn)用同樣與設(shè)計(jì)人員之間有較大的關(guān)系，只有不斷地強(qiáng)化教育培訓(xùn)、提高相關(guān)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)技術(shù)能力，才能夠更好地提高BIM技術(shù)的整體運(yùn)用效果。

3.4 道路工程施工活動(dòng)模擬的優(yōu)化

道路工程具有環(huán)節(jié)多樣、環(huán)境復(fù)雜、工期較長等特點(diǎn)，因此勢必會(huì)在實(shí)際施工中面臨多種風(fēng)險(xiǎn)問題。對(duì)此，通過BIM技術(shù)進(jìn)行施工活動(dòng)的預(yù)先模擬，可顯著強(qiáng)化施工風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避與應(yīng)對(duì)能力，為道路工程建設(shè)實(shí)踐的安全施工、高效施工提供保障。例如，相關(guān)人員可依托BIM軟件平臺(tái)與可穿戴設(shè)備，進(jìn)入到虛擬漫游模塊構(gòu)建出的信息化情境當(dāng)中，從而沉浸式、直觀化地對(duì)施工環(huán)境的整體狀態(tài)、現(xiàn)場管理的視野死角、施工現(xiàn)場的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域等進(jìn)行充分感知，并制定出有效的事故應(yīng)急預(yù)案、安全教育方案與施工管理策略[4]。

4 結(jié)束語

BIM技術(shù)能夠進(jìn)一步促進(jìn)道路設(shè)計(jì)活動(dòng)的開展，同時(shí)，能夠?yàn)轫?xiàng)目工程的設(shè)計(jì)施工打下良好的質(zhì)量基礎(chǔ)。因此，道路設(shè)計(jì)工作過程當(dāng)中，需要秉承著創(chuàng)新的思維，了解現(xiàn)階段技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)BIM技術(shù)持有理性客觀態(tài)度，強(qiáng)化該項(xiàng)技術(shù)的學(xué)習(xí)與運(yùn)用，進(jìn)一步優(yōu)化傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，做好集約化的管理工作，在提高工程數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)科學(xué)性、精準(zhǔn)性的基礎(chǔ)上，為后期的道路設(shè)計(jì)和項(xiàng)目實(shí)施開創(chuàng)良好的先決條件，提高項(xiàng)目的整體質(zhì)量。