BIM技術(shù)在市政路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

姚曉琴

（福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院土木工程系，福州 350002）

BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）技術(shù)是將工程項(xiàng)目在全生命周期中各個(gè)不同階段的工程信息、過(guò)程和資源集成在一個(gè)模型中，通過(guò)三維數(shù)字技術(shù)模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，為工程設(shè)計(jì)和施工提供相互協(xié)調(diào)、內(nèi)部一致的信息模型，從而降低工程生產(chǎn)成本，保障工程按時(shí)按質(zhì)完成的技術(shù)［1］。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠提升工程建設(shè)的效率和質(zhì)量，得到了業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可，并且積極應(yīng)用于市政路橋的設(shè)計(jì)建設(shè)中[2]。BIM技術(shù)展現(xiàn)的是建筑模型，通過(guò)模擬真實(shí)的建筑活動(dòng)來(lái)展現(xiàn)實(shí)際建筑物的狀態(tài)。BIM技術(shù)也被稱作建筑信息技術(shù)，是信息技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物。BIM技術(shù)的發(fā)展和廣泛運(yùn)用，越來(lái)越多的建筑工程得以用生動(dòng)形象的動(dòng)態(tài)方式展現(xiàn)給設(shè)計(jì)和施工人員，使從事該工程建設(shè)的設(shè)計(jì)和施工人員能夠更加直觀地了解和掌握建筑物的實(shí)時(shí)狀態(tài)，從而提高建筑施工的質(zhì)量和效率。BIM技術(shù)具有完整性，能夠整體的、完整的呈現(xiàn)建筑物的建設(shè)過(guò)程以及成果。同時(shí)，BIM技術(shù)還具備可出圖性、可視化以及可模擬等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代建筑行業(yè)之中，以此來(lái)提高建筑行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。隨著我國(guó)市政建設(shè)的規(guī)模越來(lái)越大，市政路橋設(shè)計(jì)與施工中越來(lái)越多地運(yùn)用并創(chuàng)新BIM技術(shù)。在工程實(shí)踐中，如何更好地運(yùn)用BIM技術(shù)，進(jìn)一步解決市政路橋建設(shè)在地理位置、材料供給、實(shí)施可行性及經(jīng)濟(jì)性等方面存在的問(wèn)題，提高市政路橋的建設(shè)質(zhì)量，是一個(gè)值得探討的課題。

1 BIM應(yīng)用于市政路橋設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

1.1 明確表達(dá)設(shè)計(jì)意圖

傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方式不可避免的會(huì)丟失一些數(shù)據(jù)，使建設(shè)設(shè)計(jì)的成果達(dá)不到理想的狀態(tài)[3]。而B(niǎo)IM技術(shù)是將建立一個(gè)三維數(shù)字化的信息模型，也就是工程完成之后的樣子，在一定程度上真實(shí)地反映了設(shè)計(jì)意圖。此外，BIM技術(shù)還具有容易設(shè)計(jì)自定義參數(shù)組件的特性，因此能夠清楚描述出相對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題。

1.2 強(qiáng)大的分析和模擬能力

BIM技術(shù)的又一大優(yōu)勢(shì)是具有強(qiáng)大的分析和模擬能力，在設(shè)計(jì)階段就能夠通過(guò)相關(guān)的技術(shù)展現(xiàn)出工程完成后的樣子，然后根據(jù)展現(xiàn)的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)不足的地方加以改正和完善。對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程問(wèn)題，避免問(wèn)題的擴(kuò)大化，有利于高效快速地完成施工建設(shè)。BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)成果是三維模型，相對(duì)于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)模型而言，具有較高的自動(dòng)性。而且，BIM技術(shù)還包含了較豐富的信息，能夠?yàn)榉治瞿M提供更多的有效數(shù)據(jù)，從而得出精確的結(jié)論。

1.3 提高協(xié)同能力

隨著市政路橋工程建設(shè)的規(guī)模越來(lái)越大，相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高，設(shè)計(jì)的內(nèi)容也越來(lái)越復(fù)雜，兩三個(gè)人就能完成項(xiàng)目是不可能的了，這就需要更多的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行緊密的協(xié)作，同時(shí)也要求設(shè)計(jì)工具具有協(xié)同能力[4]。因此，BIM技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生。在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)模式中，不同的設(shè)計(jì)人員之間的協(xié)作需要通過(guò)分圖層進(jìn)行粘貼復(fù)制來(lái)完成，而這種方式只能解決較低層次的協(xié)同問(wèn)題，對(duì)于更加精細(xì)的協(xié)作就顯得力不從心。而B(niǎo)IM技術(shù)，有效地解決了這個(gè)問(wèn)題。除了單位之間的協(xié)同，BIM技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)不同社會(huì)分工部門(mén)之間的協(xié)同，從而達(dá)到最好的社會(huì)效益。

2 市政路橋設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 市政路橋建設(shè)場(chǎng)地選取

無(wú)論哪種建筑工程都需要選取一個(gè)合適的場(chǎng)地，市政路橋的建設(shè)也不例外。為了使市政路橋建設(shè)能夠更加合理科學(xué)，BIM技術(shù)的應(yīng)用就必不可少。BIM技術(shù)能夠有效了解和掌握?qǐng)龅氐膶?shí)際情況，然后對(duì)相應(yīng)的場(chǎng)地進(jìn)行詳細(xì)分析，如若適合，就可以進(jìn)行真實(shí)的場(chǎng)地模擬。因此，在建設(shè)場(chǎng)地中運(yùn)用BIM技術(shù)能夠有效地掌握?qǐng)龅氐膶?shí)際情況，并且準(zhǔn)確地分析出路橋建筑物和場(chǎng)地的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而確保建筑設(shè)計(jì)能夠順利進(jìn)行，提高市政路橋設(shè)計(jì)科學(xué)化程度，減少實(shí)際操作過(guò)程中的問(wèn)題。

2.2 市政路橋規(guī)劃設(shè)計(jì)

在市政路橋的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要以科學(xué)、合理、準(zhǔn)確的信息和數(shù)據(jù)作為依據(jù)，然而面對(duì)相對(duì)復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)，一般的設(shè)計(jì)規(guī)劃已經(jīng)不能夠滿足相關(guān)的要求[5-6]。因此，BIM技術(shù)在市政路橋規(guī)劃設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用。這種技術(shù)能夠詳細(xì)分析建筑物的空間標(biāo)準(zhǔn)，得出具體的數(shù)據(jù)，以此來(lái)保證建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，并能極大縮短建設(shè)設(shè)計(jì)的時(shí)間，提高施工效率和質(zhì)量，保障設(shè)計(jì)與施工的工作價(jià)值，增強(qiáng)市政路橋建設(shè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 市政路橋設(shè)計(jì)方案論證

每一個(gè)建筑方案擬定之后，都需要進(jìn)行可行性論證，以此來(lái)保證該建筑工程的順利施工，提高該工程的施工質(zhì)量和效率，使建筑施工能夠達(dá)到方案擬定時(shí)所期望的效果。BIM技術(shù)在市政路橋設(shè)計(jì)方案論證中具有非同尋常的作用。該技術(shù)能夠在第一時(shí)間反映出建筑施工的所有實(shí)際情況，如果出現(xiàn)未曾預(yù)料的問(wèn)題，就可以被工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，避免造成更嚴(yán)重的損失。

2.4 三維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)圖紙一般是平面圖紙。但是，平面圖紙并不能很好地展現(xiàn)立體建筑物的實(shí)際情況，在一定程度上存在缺陷，可能影響工程施工的質(zhì)量和效率。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以為設(shè)計(jì)人員和施工人員提供一個(gè)直觀的三維圖形，方便工作人員及時(shí)了解施工前后的實(shí)際效果，并且能夠?yàn)楹笃诜桨柑峁┯行У膮⒖夹畔⒑鸵罁?jù)，在一定程度上降低了與用戶之間的矛盾。

2.5 市政路橋協(xié)作設(shè)計(jì)

市政路橋的設(shè)計(jì)建設(shè)不是單獨(dú)一個(gè)部門(mén)或者一種技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)的，該建筑設(shè)計(jì)需要有很多專業(yè)的內(nèi)容和技術(shù)，也需要多個(gè)部門(mén)共同合作完成。因此，BIM技術(shù)的運(yùn)用就能夠充分發(fā)揮協(xié)作設(shè)計(jì)的作用，不同的部門(mén)需要充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，將所有需要設(shè)計(jì)的專業(yè)內(nèi)容融合在一起，得出非常專業(yè)性的設(shè)計(jì)方案。當(dāng)然，在該過(guò)程中，需要有高水平的、專業(yè)的設(shè)計(jì)人員。市政路橋設(shè)計(jì)建設(shè)需要BIM技術(shù)進(jìn)行多領(lǐng)域協(xié)作，以此保證工程施工的便利性和順利性。

2.6 以浙江省三門(mén)灣大橋及接線工程為例分析BIM在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

圖1為浙江省三門(mén)灣大橋及接線工程的三維模型。

圖1 浙江省三門(mén)灣大橋及接線工程的三維模型

浙江省三門(mén)灣大橋及接線工程連接浙江省象山港大橋及接線工程終點(diǎn)，路線南行過(guò)寧海縣、三門(mén)縣，接浙江省臺(tái)州灣大橋及接線工程，路線全54.493 km。全線有6座互通立交，全長(zhǎng)13 437 m，橋梁總面積共計(jì)2.7×105m2。圖2是該項(xiàng)目的效果圖。實(shí)踐表明，運(yùn)用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)效率提高了3倍以上。

圖2 項(xiàng)目效果圖

3 市政路橋設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用展望

綜上所述，對(duì)于市政路橋設(shè)計(jì)建設(shè)而言，BIM的處理技術(shù)是非常關(guān)鍵的步驟；對(duì)于BIM技術(shù)來(lái)說(shuō)，選擇合適、科學(xué)的施工工藝，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匕芽孛恳粋€(gè)施工流程，是工程建設(shè)的重中之重。當(dāng)然，在整個(gè)施工過(guò)程中，需要不斷提高施工人員的責(zé)任意識(shí)及技術(shù)操作水平，使他們嚴(yán)格遵守施工標(biāo)準(zhǔn)，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故和重大的質(zhì)量缺陷。道路建筑行業(yè)巨大的發(fā)展空間，對(duì)市政路橋設(shè)計(jì)建設(shè)提出了更高的要求。在此背景下，市政路橋設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)有了更加廣闊的市場(chǎng)。當(dāng)然，在BIM技術(shù)的發(fā)展完善過(guò)程中，還需要不斷采取新的措施，為后續(xù)的應(yīng)用和推廣提供充足的技術(shù)支持。

3.1 建立相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前，BIM技術(shù)發(fā)展非常迅速，被廣泛應(yīng)用于市政路橋設(shè)計(jì)中。在運(yùn)用BIM技術(shù)的工程技術(shù)人員中，有的可以非常嫻熟地運(yùn)用這一技術(shù)，有的則可能顧此失彼，出圖效果自然不同，勢(shì)必增加了BIM技術(shù)的交流難度，降低了設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在一定程度上阻礙了BIM技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)和創(chuàng)新。為了避免這種狀況的發(fā)生，加強(qiáng)BIM技術(shù)的流動(dòng)性研究，完善設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)定，必須建立相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在眾多軟件中挑選出最符合市政路橋設(shè)計(jì)要求的軟件，以此促進(jìn)BIM技術(shù)的發(fā)展，為BIM技術(shù)更廣泛的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

3.2 提高BIM技術(shù)的兼容性

目前，我國(guó)市政路橋設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)還存在許多較為突出的問(wèn)題。為了促進(jìn)市政路橋設(shè)計(jì)建設(shè)能力的發(fā)展，需要不斷解決BIM技術(shù)在市政路橋設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。為此，要大力推進(jìn)BIM技術(shù)在其他領(lǐng)域規(guī)劃設(shè)計(jì)的應(yīng)用，通過(guò)大面積的使用BIM技術(shù)，提高BIM技術(shù)收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息的能力。此外，還要進(jìn)一步提高BIM技術(shù)中關(guān)于地形、地貌、地質(zhì)等相關(guān)數(shù)據(jù)信息的精確度，避免因數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)失誤而導(dǎo)致整個(gè)施工工程質(zhì)量和安全性的降低。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)的BIM技術(shù)應(yīng)積極地與其他先進(jìn)技術(shù)接軌，不斷融合新技術(shù)，進(jìn)一步提高BIM技術(shù)的兼容性。例如，還可以將BIM技術(shù)與GPS技術(shù)相結(jié)合，以此來(lái)擴(kuò)大BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍。

3.3 加大人才培養(yǎng)力度

雖然市政路橋設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)得到廣泛的運(yùn)用，有良好的發(fā)展空間，但是，該技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用時(shí)間還較短，相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有完全建立，更缺少專業(yè)技術(shù)人才。人才是技術(shù)發(fā)展的主體，只有依靠大批高質(zhì)量的科技人才才能促科技的發(fā)展。為了減少人才因素對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的制約，必須大力加強(qiáng)人才培養(yǎng)，通過(guò)采取各種行之有效的方法培養(yǎng)造就一大批專業(yè)性人才，不斷提升既有技術(shù)人才的專業(yè)素養(yǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)城市化建設(shè)還處于發(fā)展階段，對(duì)于市政路橋建設(shè)而言，BIM技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。當(dāng)前，我國(guó)城市建設(shè)已經(jīng)由量的增加轉(zhuǎn)化為質(zhì)的提升，市政建設(shè)對(duì)工程建設(shè)的質(zhì)量要求越來(lái)越高，因此更加需要BIM技術(shù)的廣泛支持。雖然BIM技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中還有一些不夠完善的地方，但市政路橋設(shè)計(jì)走向BIM技術(shù)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。所以，相關(guān)部門(mén)應(yīng)該綜合考慮各種影響因素，明確BIM技術(shù)在市政路橋建設(shè)中的重要地位，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在市政路橋設(shè)計(jì)中的強(qiáng)大功能優(yōu)勢(shì)，為市政路橋設(shè)計(jì)提供科學(xué)性和安全性的保障。