探究BIM技術在公路工程建設與管理中的應用及展望

摘? ? 要：著眼于公路工程建設管理的新趨勢，在了解BIM技術特點的基礎上，對其在公路工程建設管理全生命周期內的應用進行了探討與總結，并對其存在的問題及未來發展方向進行展望，為BIM技術在公路工程中的實際應用提供參考。

關鍵詞：BIM技術;公路工程;全壽命周期;應用

1? 引言

隨著社會的進步，經濟的發展，我國公路建設走上了高速發展的快車道，在這期間公路設計制圖實現了由紙筆設計計算到應用 CAD 技術的第一次飛躍。較之手工繪圖而言，CAD 制圖不僅速度快、質量高、節約成本，而且通過數據的信息化，可以方便地對資料存檔進行修改。BIM 技術的出現是科技進步的再一次集中體現，BIM 技術不僅僅是從平面到立體制圖的突破，就工程建設領域而言，它是從項目立項、工程可行性研究、初步設計、施工圖設計、工程項目組織實施到運營管理全方位的技術管理水平的提升。相對于 CAD技術而言，在設計階段 BIM 應用實現了從平面圖紙到立體數據模型的轉變，更加直觀具體;在施工階段將設計方案與施工組織管理進行融合與對接，實現了對施工組織計劃的優化;在運維階段則是通過數據承接把設計、施工和運維管理相統一，形成了具有可追溯性的系統化評價體系。BIM 技術的應用和發展為我們呈現了一個全新的設計領域，在國家的大力推廣應用下必將帶來巨大的社會和經濟效益，具有重大的社會意義。

2? BIM技術的特點

2.1? 可視化

BIM技術最突出的特點便是其可視性，將傳統設計中二維抽象的平面結構轉化為三維立體的模型，不但可以形象直觀地展示平面圖紙中無法呈現的構件細節，還可以清晰了解各構件之間的互動與反饋關系，有利于提高參建項目各方的交流溝通效率，并為管理者決策提供科學準確的參考。

2.2? 協同性

公路工程項目參與方眾多、工程復雜、耗時較長，因此需要協調參建項目各方的工作，加強不同專業間的溝通以提高工作效率，減少沖突和錯誤的產生。通過應用BIM技術，整合相關數據資料以及文件，使參建各方的工作內容以數據的方式統一展示在BIM模型中并實時更新，通過碰撞檢查在項目實施前便發現并解決沖突。

2.3? 模擬性

BIM的模擬性可應用于公路工程全壽命周期中。在設計階段通過進行駕駛員仿真駕駛模擬，了解道路設計中的平縱橫斷面設置是否合理，為后續線型優化工作提供依據;在施工階段對施工過程進行動態模擬，優化施工組織計劃，減少事故發生的可能性;在運維階段對緊急情況發生時的處理方式進行模擬，提高運維人員應對事故的快速反應能力。

3? BIM在公路全壽命周期的應用

3.1? 在設計階段的應用

在道路設計階段，首先要對工可階段時建立的三維地面模型進行細化，在已經建立的小比例DEM/TIN模型基礎上，通過導入并整合在外業勘測期間記錄的各種數據，得到精度更高的大比例DEM/TIN模型。與傳統勘察設計方法相比，由于在前期工作中已經得到了高精度的大比例DEM/TIN模型，在后期反復修改優化平縱橫線路時便不必重新進行野外測設，線路更改變動后利用大比例DEM/TIN模型便可得到任意縱橫斷面數據，使公路勘察設計更加科學化、人性化。同時，由于采用高精度的大比例DEM/TIN模型，得到的土石方量較傳統方法而言也更接近實際填挖量。由于公路工程具有點多線長的特點，對線路整體進行高精度建模并不現實，目前較為可行的BIM應用方式是對項目進行分級建模。將道路模型分為3個細度等級進行建模。首先是線路整體模型，即工可階段完成的整體線路2D模型。在此基礎上，分標段建立道路路段3D模型及橋梁隧道簡易模型。最后，進一步細化并建立精密的橋梁、隧道及道路施工圖設計模型以及道路附屬設施模型。通過將模型分為不同細度等級進行建模，既可以減少設計所需的工作量，提高設計質量;還可以從整體到細部分層次安排施工組織計劃，為后續施工管理做好準備。

3.2? 在施工階段的應用

公路工程在施工階段的重點在于對項目的管理，這既包括對項目施工進度的管理與優化，也包括對項目建設所用物料的管控。如果說在設計階段是在解決建設什么的問題，那么在施工階段就是在解決如何建設的問題。應用BIM技術的施工管理方法由于采用了信息化的三維立體模型，相較傳統施工組織計劃中的平面圖表而言，更加直觀與具體。同時較之傳統項目使用的厚重圖紙集而言，BIM模型的載體可以采用手機或者平板電腦，更有利于施工人員攜帶與隨時查看項目相關情況，提高工作效率。BIM技術可以應用于工程項目的方方面面。首先是對施工方案的靜態模擬，利用BIM技術的可視性，可以對施工場地的布置進行模擬，通過充分利用已有建筑和周圍環境，找到各設備最適合的安裝位置，減少臨時設施的使用，使場地的規劃更加完善。將設計階段完成的三維模型按照施工方案切分為單獨的構件，并為各構件賦予時間軸信息、成本信息、位置信息等施工所需信息，可以在計算機中對整個施工過程進行動態模擬。基于可視化BIM技術的施工過程動態模擬生動而直觀，可以在工程實際開工前便發現工程中存在的問題，優化施工方案，加快施工進度，減少人機料的浪費，提高施工管理的水平與效率。

3.3? 在運維階段的應用

進入運維階段后，公路工程項目的重點在于項目日常的養護管理決策工作。通過建立基于BIM技術的運維管理平臺，可以有效提高運維工作的效率，并對決策工作提供支持。該平臺將運維階段采用的多個信息系統統合在一起，將產生的所有信息進行數字化處理，減少了信息的異構及分散儲存。同時，將數字化的信息集成到相關聯的BIM模型構件中，提高了整個管理過程的可視性、精確性以及交互性。例如，在結構養護管理系統中，通過移動端接口將道路維護過程中產生的病害類型、位置、時間以及嚴重程度等信息輸入到運維管理平臺中，在PC端就可以很清楚地看到病害所處樁號，其與周圍結構的關聯性等傳統管理模式下難以了解的信息，這有助于運維人員了解構件在其生命周期內演變的規律，并對其未來的發展趨勢做出預測，并據此作出養護管理決策。將視頻監控系統及報警系統與BIM模型構件集成在一起，便可以在事故發生時提醒管理者事件發生的位置及詳情，方便管理者對此作出快速反應。

4? BIM發展展望

20世紀80年代興起的甩圖板運動實現了從紙筆設計計算到應用計算機輔助設計的飛躍，可以稱之為公路行業的第一次革命，而目前正在蓬勃發展的BIM技術應用便可以稱之為是公路行業的第二次革命了。隨著信息化技術的不斷革新發展和國家相關部門的大力支持與推廣，公路行業的BIM應用發展必將邁上一個新的臺階。BIM誕生已有40余年，引進我國也有20多年的歷史了，但就公路行業而言BIM應用尚處于起步階段，仍有很大的發展空間。從國家層面而言，應當大力推進BIM產業發展，制定BIM行業規范，培養BIM技術人才;從軟件商方面來說，應當與國家合作一同研發具有自主知識產權的BIM軟件平臺;從企業方面而言，應當挖掘BIM技術潛力，最終實現運用BIM技術的正向設計。總的來說，BIM應用前景廣闊，值得相關科研工作者共同努力研究。

5? 結語

本文著眼于公路工程建設管理的新趨勢，在了解BIM技術特點的基礎上，對其在公路工程建設管理全生命周期內的應用進行了探討與總結，并對其存在的問題及未來發展方向進行展望，為BIM技術在公路工程中的實際應用提供參考。

參考文獻：

[1] 薛飛宇，趙賽輝，夏詩畫.基于BIM技術的公路運維管理系統設計研究[J].公路交通技術，2018（2）：132～138.

[2] 孫建誠，蔣浩鵬，朱雙晗.基于BIM技術的三維公路模型設計探討[J].重慶交通大學學報（自然科學版），2019（1）：30～34.

作者簡介：

左勇 （1984—）男，本科，研究方向：公路工程。