高紅娜

摘 要 BIM是一種多維信息模型集成管理技術(shù)，為技術(shù)人員在方案設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度管理、運(yùn)行維護(hù)等方面提供了準(zhǔn)確分析和科學(xué)決策的便利。本文首先簡要介紹了BIM技術(shù)的概念、特點(diǎn)和設(shè)計(jì)平臺，然后闡述了在路橋設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)在勘察、設(shè)計(jì)、造價、產(chǎn)出等方面應(yīng)用的具體內(nèi)容，為BIM在路橋領(lǐng)域的推廣提供參考。BIM技術(shù)發(fā)展迅速，在一些工程領(lǐng)域取得了可喜的成果，但其在市政道路交通工程中的應(yīng)用起步較晚，應(yīng)用程度不高。以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，闡述了BIM軟件在市政道路交通工程中的應(yīng)用方法和操作流程，有效地促進(jìn)了BIM技術(shù)在市政道路交通工程中的進(jìn)一步應(yīng)用，為BIM技術(shù)的發(fā)展添磚加瓦。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù) 道路橋梁設(shè)計(jì) 數(shù)字三維模型

中圖分類號：U442 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）04-0011-02

BIM技術(shù)的應(yīng)用從最初的設(shè)計(jì)階段延伸到施工階段，為項(xiàng)目施工管理的各個階段提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，對整個建筑行業(yè)傳統(tǒng)工作流程產(chǎn)生了巨大的影響和變化，對工程監(jiān)理也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。隨著城市化進(jìn)程的加快，城市工程建設(shè)更加完善和復(fù)雜。因此，對市政工程質(zhì)量的要求也有了明顯提高。市政工程建設(shè)周期長，專業(yè)范圍廣，節(jié)點(diǎn)工程復(fù)雜。將建筑信息模型（BIM）技術(shù)引入市政工程建設(shè)中，可以有效地提高項(xiàng)目管理效率，保證工程質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)概念

BIM技術(shù)全名建筑信息建模，中文翻譯的信息模型，是指建立數(shù)字三維模型，以方便所有參與項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營的各方完善施工方案的全生命周期、施工進(jìn)度計(jì)劃等信息管理技術(shù)。因此，BIM是一個基于三維數(shù)字模型的共享平臺，是多種軟件的集成使用，是信息傳輸?shù)姆奖憬橘|(zhì)。其核心目的是促進(jìn)各方的協(xié)同工作，提高工作效率和質(zhì)量。

BIM具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和繪圖性等優(yōu)點(diǎn)，能有效避免實(shí)際施工與設(shè)計(jì)的不一致，大大提高工作效率和精度。它在住宅建設(shè)領(lǐng)域發(fā)展迅速，優(yōu)勢明顯，但在市政道路工程中應(yīng)用較少，更多的只是處于探索和模型化階段。市政道路工程專業(yè)較多，即使是一個小項(xiàng)目，也需要多個BIM軟件協(xié)同工作才能達(dá)到預(yù)期效果[1]。

1.2 BIM技術(shù)特點(diǎn)

BIM技術(shù)具有以下五個特點(diǎn)：（1）統(tǒng)一。統(tǒng)一是BIM技術(shù)的核心。隨著工程規(guī)模的擴(kuò)大和專業(yè)的細(xì)分，絕大多數(shù)項(xiàng)目需要來自不同專業(yè)的大量人員進(jìn)行合作。傳統(tǒng)工程中，項(xiàng)目按專業(yè)細(xì)分，專業(yè)人員在自己的專業(yè)領(lǐng)域自行設(shè)計(jì)實(shí)施，造成信息兼容性差、管理難度大，同一信息在不同的方多次創(chuàng)建和修改后無法識別。為此，本文提出了BIM技術(shù)。首先建立了數(shù)字三維模型，然后在此模型上構(gòu)建了所有后續(xù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)信息，實(shí)現(xiàn)了格式與理解的統(tǒng)一;（2）集中。BIM技術(shù)平臺建立后，各專業(yè)人員在BIM技術(shù)平臺上進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn);（3）信息共享的多鏈路、多層次、多通道數(shù)據(jù)的集中管理和存儲。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，各專業(yè)人員的前后流程存在差異。此時，信息的高效流動需要實(shí)現(xiàn)信息的順暢共享。在第一次模擬考試中，BIM技術(shù)可以在同一模型下創(chuàng)建和修改各種信息，從而使其在不同的參與者之間非常順暢地流動。項(xiàng)目經(jīng)理也非常方便地對項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時管理，發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目問題，這大大提高了不同專業(yè)之間的協(xié)作能力;（4）信息壓縮。項(xiàng)目各專業(yè)實(shí)施環(huán)節(jié)在各個階段都需要包含與之相關(guān)的所有信息，這使得信息復(fù)雜、重復(fù)，管理難度很大。BIM技術(shù)由專業(yè)人員在同一平臺上完成。專業(yè)人員只需建立和修改與自己專業(yè)相關(guān)的信息，從而實(shí)現(xiàn)了信息的有效壓縮;（5）相關(guān)性。信息的相關(guān)性是促進(jìn)管理者管理項(xiàng)目的重要渠道。BIM技術(shù)模型實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件信息在設(shè)計(jì)中的相關(guān)性，便于模型的后期修改。

2 BIM技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 地質(zhì)勘察

路橋工程具有跨度大、分區(qū)分布的特點(diǎn)。沿線地形、工程地質(zhì)條件差異復(fù)雜，將對線路設(shè)計(jì)、橋梁選型、隧道施工產(chǎn)生重要影響。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用于路橋工程地質(zhì)勘察測量中是十分必要的。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，清晰直觀地顯示地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)環(huán)境，供設(shè)計(jì)和管理人員使用，在準(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，基于統(tǒng)一的平臺，便于人員在勘察、設(shè)計(jì)、施工等方面進(jìn)行有效溝通，降低工程風(fēng)險(xiǎn)。將BIM技術(shù)應(yīng)用于地形、水系、建筑物、管線的綜合管理，實(shí)現(xiàn)模型建筑環(huán)境的可視化，方便工作人員分析高程、坡度、水域等要素，為道路線型和橋梁跨徑的合理布置提供了條件。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)也將為模擬BIM技術(shù)提供條件[2]。

2.2 方案比較

路橋工程是一種財(cái)政性投資項(xiàng)目，可行性研究報(bào)告決定了項(xiàng)目的批準(zhǔn)和實(shí)施。在編制和論證可行性研究報(bào)告時，將涉及總體規(guī)劃、國土資源、環(huán)保、區(qū)域規(guī)劃等多個管理部門和其他相關(guān)專業(yè)人員，對經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)環(huán)境、土地、能源消耗等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價和比較，從而做出決策。在這個環(huán)節(jié)上，專業(yè)性和關(guān)注點(diǎn)有很大的區(qū)別。如何有效溝通，形成統(tǒng)一的認(rèn)識，是傳統(tǒng)方案面臨的難題。BIM技術(shù)在三維可視化、信息數(shù)據(jù)庫集成和多方協(xié)作等方面具有先天優(yōu)勢。在路橋工程可行性研究階段，充分運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境信息化建設(shè)、發(fā)展要素調(diào)整、規(guī)劃投資研究、虛擬仿真、可視化模型建立等，以便于決策，為路橋建設(shè)的必要性和可行性分析提供了更為科學(xué)有力的途徑。

2.3 三維可視化設(shè)計(jì)與建模

BIM三維模型包含了工程的物理幾何、功能結(jié)構(gòu)等豐富信息，集成了各種仿真軟件，具有較強(qiáng)的可視化能力。應(yīng)用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)道路交叉口和互通式立交匝道的三維顯示和動態(tài)更新，幫助工作人員充分利用土建單元，根據(jù)車行道、人行道等內(nèi)置組件直觀地改變道路橫斷面輸入?yún)?shù)，實(shí)現(xiàn)道路模型的快速修改，基于施工圖的實(shí)時更新功能，為設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)快捷方便的優(yōu)化設(shè)計(jì)[3]。設(shè)計(jì)和施工過程的實(shí)時更新，為結(jié)構(gòu)沖突的檢測分析和可施工性分析提供了條件，保證了施工問題的及時解決。

2.4 工程量及費(fèi)用計(jì)算

在傳統(tǒng)的道路設(shè)計(jì)中，成本是根據(jù)工程量和定額人工計(jì)算的。閱讀圖紙和手工計(jì)算工作量要花很多時間。同時也存在計(jì)算精度差、工作效率低等問題。將BIM技術(shù)應(yīng)用于路橋工程中，可以自然生成整條道路的路面工程、路基土石方、橋涵工程等數(shù)據(jù)，造價人員可以直接統(tǒng)計(jì)工程量數(shù)據(jù)，快速準(zhǔn)確地完成造價計(jì)算。針對路線重新設(shè)計(jì)問題，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，大大提高了工作效率，使成本計(jì)算更加透明和規(guī)范。

2.5 圖紙自動輸出

BIM技術(shù)將傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)形式從設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)樵煨停瑢氐捉鉀Q施工圖不能很好地表達(dá)設(shè)計(jì)者意圖的問題，大大減少遺漏、錯誤等問題的發(fā)生，減少設(shè)計(jì)變更引起的圖紙修改工作量。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員在完成路橋三維模型施工后，可以根據(jù)模型直接生成工程所需的相關(guān)圖紙，并具有放大詳圖尺寸的能力，實(shí)現(xiàn)圖紙輸出的全自動化[4]。

2.6 協(xié)同設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)的核心是方便的協(xié)同設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)最大的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，即實(shí)現(xiàn)多專業(yè)、多格式的統(tǒng)一，為協(xié)同設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。將BIM技術(shù)應(yīng)用于路橋設(shè)計(jì)中，可以使工程各專業(yè)在同一平臺上協(xié)同工作。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、縱橫斷面等信息傳遞給橋梁工程師，為橋梁工程師設(shè)計(jì)橋梁、涵洞等構(gòu)造物提供便利條件。道路規(guī)劃師完成道路和管線的規(guī)劃設(shè)計(jì)后，可以將道路信息直接傳遞給建筑、管道、樁基等專業(yè)設(shè)計(jì)人員，在共享信息的基礎(chǔ)上完成多學(xué)科綜合市政設(shè)計(jì)。此外，BIM技術(shù)在協(xié)同設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢也體現(xiàn)在碰撞檢測上[5]。例如，道路工程師修改道路設(shè)計(jì)后，模型中與橋梁工程師相關(guān)的橋涵信息會實(shí)時更新，幫助工程師在下一個環(huán)節(jié)及時完成相應(yīng)的修改。

3 結(jié)語

隨著市政道路橋梁工程的發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已不能滿足當(dāng)今的需要。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，統(tǒng)一協(xié)同設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，成本的高效計(jì)算和三維可視化的可視化顯示，極大地促進(jìn)了設(shè)計(jì)方案的透明化和施工可視化的進(jìn)步。BIM技術(shù)為道路橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、水利工程等行業(yè)帶來無限發(fā)展機(jī)遇。設(shè)計(jì)師應(yīng)充分學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，并在實(shí)踐中應(yīng)用，共同努力，提高我國的建設(shè)水平。當(dāng)然，BIM技術(shù)也是一種新技術(shù)，工程問題是必然的，在應(yīng)用中應(yīng)做總結(jié)和歸納。

引入BIM概念，根據(jù)項(xiàng)目應(yīng)用特點(diǎn)，合理地應(yīng)用BIM軟件，直觀地表達(dá)項(xiàng)目，使方案設(shè)計(jì)的效率得到很大提高。由于BIM的協(xié)調(diào)性和繪圖能力，模型是一個整體，只要修改模型對應(yīng)位置，就可以節(jié)省繁瑣的圖紙修改時間，工程師們就可以從機(jī)械圖紙修改工作中解放出來，做更有意義的事情。

近年來，BIM一直在如火如荼地進(jìn)行。它可以解決工程中的一些問題，但也在一定程度上以形式漂浮，這一結(jié)果有很多原因，就個人體驗(yàn)提出一些看法和建議：

（1）目前BIM軟件集成度不高，功能不完善。即使是一個簡單的項(xiàng)目也需要三種以上的軟件來完成。在某些情況下，現(xiàn)有軟件可能難以滿足，因此有必要進(jìn)行二次開發(fā)。對于沒有編程基礎(chǔ)的工程師來說，仍然很難，軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用還有很長的路要走。

（2）要改變傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)思想，適應(yīng)BIM解決實(shí)際問題的總體信息觀念。

（3）BIM元素族、構(gòu)件、模板等需要長期積累，才能真正提高設(shè)計(jì)效率。

（4）設(shè)計(jì)條件的輸入和設(shè)計(jì)結(jié)果的輸出需要項(xiàng)目各方的配合和標(biāo)準(zhǔn)的制定，才能順利傳遞信息數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李瑞云.BIM技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].交通世界，2020（20）：128-129.

[2] 董君，王志赫.高速公路工程建設(shè)中對BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐[J].公路工程，2017（04）：1-3.

[3] 劉智敏，王英，孫靜，等.BIM技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用研究[J].北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（06）：80-84.

[4] 王蒙，李軍華.BIM技術(shù)在公路橋梁施工階段的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2018（10）：61-64.

[5] 解曉明.BIM技術(shù)在山區(qū)公路工程項(xiàng)目全壽命周期管理中的應(yīng)用[J].公路工程，2018（04）：296-300.