淺談BIM在山區公路中的應用

摘 要：文章介紹了BIM技術在山區公路設計及施工中的應用，同時提出BIM在山區公路中的應用存在的問題，并提出解決思路。最終對BIM在山區公路中的應用前景做了展望。

關鍵詞：BIM；山區公路；應用

隨著“美麗鄉村”“和諧社會”等概念的提出，公路的設計不僅要考慮、經濟、安全、舒適、經久耐用等內容，還要考慮山區公路的設計也應以“美麗公路”、“和諧公路”為出發點。在山區公路的建設中，山區公路的勘察設計是其施工的重要內容，其設計的科學性、合理性對整個施工的過程起到決定性作用。采用傳統的2D設計容易出現遺漏、考慮不周，采用BIM可以通過模擬避免不必要的問題，節約時間及費用。

BIM（Building Information Model，建筑信息化模型）是包括建筑相關的工程信息的模型，其將三維數字技術應用于CAD技術中，其不僅提高了設計人員的工作效率，更是一種思維和模式的創新。BIM貫穿在整個工程建筑過程中，在設計、建設、運行、管理、維護整個周期中均發揮有效作用。在我國BIM近年來在機械、建筑行業中使用越來越廣，由于山區公路自身的特點，BIM在山區公路的應用較少。

1 BIM在山區公路設計中的應用

BIM在山區公路設計中的應用，主要分為三個階段：規劃階段、勘察階段、設計階段。

規劃階段：BIM在規劃階段不僅可以節約設計周期，并可以通過設定假設條件，使項目性能最優化。

勘察階段：BIM在勘察階段可使工作內容簡化，節約時間。同時BIM完成所有工作任務在同一環境中，從原始地勘數據、最小二乘法計算、地勘資料的編輯，最后自動創建地形圖；創建地形的過程中是以交互式方式進行，錯開隱藏性問題，創建可以在項目中自動使用的點或曲面；以曲面為參考，可以生產與原數據保持動態關系的對象，并可以選擇任意曲面生產模型。

設計階段：通過建立道路模型可以有效地設計山區公路的模型，如：平面的交叉口的動態圖。通過利用BIM內部的插件：人行道、車行道、車道組合、邊溝等，可更快捷地設計環型路網，如路標和交通標志。根據直觀模型可以更輕松地修改道路橫斷面，使設計優化。

2 BIM在山區公路施工中的應用

2.1 路基的進度模型

根據BIM數據庫和原理核心模型，結合GIS數據進行分析，在山區公路建設數據庫基礎上，構建可視化三維地形平臺，研發出GIS數據庫與三維地形圖的可視化聯動平臺，最終實現動態的系統功能。

2.2 路面的進度模型

山區公路路面結構層主要墊層、底基層、基層、面層組成，其中墊層的作用是防污、防凍、隔水、排水；底基層的作用為次要承重；基層的作用是承重；面層的作用是耐磨抗滑，因其直接與地面荷載相接處。其路面的進度可與三維地形圖聯動，實現路面的動態更新。

2.3 工程量的分析

山區公路工程的重要組成是土石方工程，土石方的填筑和開挖的計算方法主要有：格網法、截面法、圖解法。但此三種方法都需要人工進行、計算精度較差，且工作量較大，因此，如何有效精確地計算土石方的量是非常重要的。

根據土石方計算的基本思路，利用BIM數字信息模型，做出底面網格模型與頂面網格模型，將底面與頂面之差的絕對值作為積分高度，單位網格面積作為積分單元，最后累加所有網格的工程量即為總工程量，其計算公式為：

3 BIM在山區公路實施中的困難

山區公路的設計相對機械、建筑設計情況復雜，機械、建筑的設計背景相對環境集中，標準化程度高，設計者能夠集中在設計方案及模型建設中。但山區公路的設計長達幾十公里甚至上百公里的道路，其中包括隧道、路基、交叉等特點及由性質完全不同的因素組成，情況極為復雜，且標準化水平較低。因此，如何有機地將眾多影響因素結合到BIM中是設計者面臨的主要問題。山區公路BIM系統較為復雜，從投資至施工、管理，甚至到維護，所需內容、層次完全不同。

解決思路：（1）BIM軟件從目前情況來看，無法滿足山區公路的設計需求，針對上述山區公路的特點，應開發開放式軟件平臺，廣大市政設計人員根據自身需求及特點進行二次開發，滿足復雜的山區公路設計，同時不斷整合現有軟件。（2）山區公路的設計受到諸多標準、規范、法律的限制，各階段設計成果都應提交相應的成果標準，通過政府的推廣，加深BIM系統在山區公路或公路行業的應用，可有效打開局面，縮小與先進水平的差距。（3）BIM是設計發展的潮流，雖然在應用初期設計效率較低，但應堅持。一是逐漸提高服務對象接受的程度，二是積累經驗與人才。（4）BIM在系統應完善安全措施，在對BIM使用的人員應進行分級管理，加強安全保密教育。

4 結束語

BIM在項目設計中的應用，可以更準確、更清晰地了解項目。同時，解決方案可視化及施工的模擬，及時發現存在的問題，避免不必要的錯誤。

目前，BIM在山區公路的設計屬于空白，其相關的標準、軟件等都急需開發。通過提高生產效率、節約成本，適應信息化高速發展時代。

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作者簡介：趙禮昭（1989-），籍貫：豐都，單位：招商局重慶交通科研設計院有限公司，研究方向：公路路線。