淺析BIM技術在道路工程中的應用

楊 明

(甘肅第一建設集團有限責任公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引 言

作為重要的基礎工程，道路工程在建設過程中不僅有較高的質量要求，同時也要保障工程設計施工的合理性以及建設效率。不同的道路工程，其工程量差異相對較大，現階段道路工程在建設過程中需要考慮的因素相對較多，因此不論是在設計階段還是施工階段其整體建設難度都比較大，因此，需進一步應用相應的信息技術提升各類數據的處理能力，確保工程建設各單位能夠進行有效的信息同步和信息共享。BIM技術作為現代化工程建設中重要的輔助性工具其具備強大的數據同步、數據共享、數據分析以及模擬能力，上述功能對于道路工程，各階段建設工作均有重要意義，因此BIM技術直接影響著道路工程的整體建設質量。深入分析BIM技術在道路工程中的應用情況有助于提升該技術的應用深度，進一步發掘相關技術的優勢功能，這對于強化我國道路工程建設水平具有重要意義。

1 BIM技術特點分析

BIM是一種可應用于多種基礎工程建設的信息化模型系統，該技術具備強大的可視化及模擬性特點，同時，該技術還具備數據共享、數據協調以及參數化顯示等各種功能。從可視化角度來看，BIM技術下相關工程設計內容能夠以立體化形式真實的展現于使用者眼前，相較于傳統二維圖紙，三維模型能夠以更多角度審視設計內容，也更容易明確工程各部分之間的相互關系，此外，可視化特征下，圖紙使用者能夠更好的理解設計意圖，確保正確應用施工技術，保障工程質量。而模擬性是BIM技術的另一大技術優勢，BIM技術所能夠依靠不斷錄入工程相關參數來構成三維模型，而且相關模型具備動態模擬功能，可以通過融入相應的施工參數來模擬進行施工作業，不僅可以通過該模擬過程了解當前施工設計下的施工效率，同時也可明確施工成本以及施工合理性。另外作為信息化工程技術系統，BIM技術也具備強大的信息協調以及信息共享功能，各單位在進行道路工程建設過程中，可使用同一模型體系，各方在進行相關作業時，可互相了解相鄰工程的具體情況，這大大提升了設計配合和施工配合[1]。從整體上看，BIM技術能夠有效提升工程設計合理性、提高施工效率、強化施工質量，而且利用其優勢功能也可充分提升工程建設管理水平。

2 BIM技術在道路工程中的應用

2.1 設計階段應用

2.1.1 施工圖設計

在施工圖設計過程中應用BIM技術能提升設計精度和設計效率。在施工圖設計過程中BIM技術能有效實現數字化模型分析，設計人員根據勘察結果決定具體的設計參數時，通過錄入相關數據來明確具體設計效果，設計人員根據當前設計參數下形成的設計模型可及時發現不合理的設計內容，積極調整設計參數。BIM技術形成的工程模型既能夠直接展示當前工程的幾何信息同時也能夠從多角度顯示工程的非幾何內容。在道路工程設計過程中，路線設計、橫斷面設計、縱斷面設計以及地形分析設計等都是重點設計內容，在應用BIM技術進行上述設計時不僅可以單獨明確相應設計內容在工程中的呈現情況同時也可將各設計重點組合在一起，形成較為完整的道路工程模型并根據設計目標，不斷對參數進行調整[2]。

2.1.2 路線方案設計

路線方案是道路工程的基礎設計工作，而路線方案設計與多方面因素有關，首先設計人員要深入了解道路建設區域的地形情況，根據既定設計目標先確認道路中心線，道路中心線決定了道路的具體位置和走向情況，在初步設定好中心線后，將相關參數引入BIM模型中，形成模擬中心線，根據模擬中心線在模型中的具體表現，進一步調整中心線參數，最終形成由多段線組成的道路路線設計模型。最后在軟件中選中相應的中心線并為其編輯名稱，使中心線轉化為相應的道路路線方案，確保路線名稱準確，并且融入相應的路線標簽，最終明確相應的路線樣式和路線方案[3]。

2.1.3 地下管線協調設計

道路工程建設涉及大范圍的路基開挖，這對于道路工程周邊區域地下管線有直接影響，因此在設計過程中需要全方位了解道路工程相關區域地下管線情況，做好相應的管線協調設計。由于當前城市發展建設速度相對較快，因此其地下管網相對復雜，不同類型管線分布較為密集而且數量相對較多。比較常見的包括給排水管線、供熱管線、電力管線、燃氣管線等，按照相關管線與道路工程之間的位置關系，又可將與該工程有相互影響的管線分為沿線管線、橫向過路管線等。以某道路工程為例，通過管線勘查工作明確了該道路工程建設區域有如下幾類管線，分別為φ1 800雨水管線，110 kV市政供電線路、220 kV市政供電線路、φ1 200燃氣管線、φ700及φ300給水管線、φ450/φ600/φ1 000污水及雨水管線[4]。由于涉及的管線種類相對較多且分布較為復雜，因而在設計過程中充分利用BIM技術進行地下管線協調，借助BIM技術良好的信息整合能力通過電力部門、水利部門、燃氣部門進行深入溝通，獲取相應的管線設計參數將之整合錄入到BIM系統當中，通過精確定位來形成相應的地下管線模型，在設計過程中通過動態調整道路參數來模擬道路與管線之間的影響情況，在充分了解各種不同類型地下管線坐標及管徑等參數的基礎上，動態調整既定設計方案，確保設計內容不與地下管線產生不利的相互影響。

2.1.4 碰撞檢查

碰撞檢查是指將各子工程設計內容整合為一個整體，通過靜態或動態模型實驗來檢查各子工程或各個構件之間是否存在沖突問題。某高架工程在進行碰撞檢查時發現位于起始點370 m處的排水管線與下方鋼筋結構存在交叉碰撞的問題，而下方鋼筋結構按照設計要求，其相互間距應在7～10 cm之間，但由于排水管線與其交叉碰撞，在檢查過程中發現排水管線下方鋼筋結構間距僅為3 cm，小于設計規范中的最小值，后續通過調整排水管線位置及角度妥善解決了上述問題，保障了設計精度[5]。

2.2 施工階段應用

2.2.1 圖紙會審

圖紙會審工作是施工前施工技術人員明確設計情況，了解設計意圖的重要工作，同時在圖紙會審工作中也能夠發現當前施工圖設計中存在的一系列問題，有助于提升設計合理性和合規性。傳統二維圖紙會審受限于圖紙展示能力，圖紙會審工作往往不能全方位了解設計意圖和設計內容，不能充分發揮圖紙會審的工作價值[6]。BIM技術所形成的三維立體模型用于圖紙會審工作能夠更為全面更為直觀的展示設計內容及設計參數，這有助于發現當前設計下的各類問題。舉例來講，在某道路工程圖紙會審工作中，由于應用了BIM技術因此采用了三維模型會審的形式，在會審過程中施工技術人員發現在某管道開槽設計參數標定上，原始設計參數將開槽坡度設置為1：3，而按照設計規范，此處開槽邊坡坡度應控制在1：0.67，此外BIM模型參數上人行道地磚厚度為7 cm，而根據初期設計要求，人行道地磚厚度應為5 cm。上述問題反饋至設計部門后經核定為數據標定錯誤，調整后滿足施工條件[7]。如采用二維平面圖紙進行會審，諸如開槽邊坡坡度以及人行道地磚厚度之類的細節性參數問題很難被發現，由此也可明確BIM技術應用于圖紙會審中的優勢。

2.2.2 進度及成本管控

BIM技術在道路工程施工過程中可充分發揮進度管理和成本管控作用，應用BIM技術能夠動態掌握不同子工程的施工效率及當前施工進度，例如各子工程按照整體施工進度要求應在12個工作日內完工，而當前各子工程已動工4 d，通過BIM系統明確了各子工程工程量為40，而當前已完成量為14.2，完成度為35.5 %，施工效率滿足相應的進度要求[8]。而在成本管控方面，BIM系統能夠充分展示子工程的各項材料消耗情況，同時也能夠明確相應的設備應用情況以及人力資源應用情況，尤其是能夠提示當前各項施工材料的庫存量，根據系統指出的完工程度以及施工材料庫存量可以計算相應子工程是否存在材料消耗速率異常等問題，通過這些內容可以實現更為精確的成本管控，最大限度控制施工成本。

2.2.3 基于BIM技術的信息共享管理

道路工程在建設過程中，各不同子工程在施工過程中需要較高的配合度，同時很多道路工程其不僅涉及路面工程、路基工程、管線工程，同時也涉及橋梁工程、隧道工程等，因此多工程協同配合是保障道路工程整體建設質量的重要基礎，既往施工作業過程中，各施工單位和施工小組對相鄰工程的施工進度和其他施工情況掌握度比較差，因此在子工程配合的過程中存在諸多問題，應用BIM技術后，施工單位能夠在統一的信息化工程體系內共享各施工小組的施工信息，這樣既能夠實現同步的信息交流，同時也能夠更好地了解相鄰工程對于本工程的建設要求，保障相鄰工程妥善對接。而且在相鄰工程出現參數變動后，由于使用統一的信息體系，相鄰工程能夠同步獲取相應的修改參數，并結合對接要求對本工程相關施工內容進行調整，這極大的提高了道路工程不同施工部門之間的配合度。

2.2.4 施工方案模擬及技術交底

BIM技術能夠實現動態施工模擬，在完全了解相應施工圖設計的前提下將各項參數輸入到施工模型之中，即可開啟施工方案模擬，依托這一技術，施工單位可以詳細了解當前施工圖設計所能達到的施工效果，同時也可以在模擬施工的過程中發現各項技術或人員組織方面的問題，可以根據模擬結果調整施工方案和施工組織形式，最大限度提升施工效率，保障施工安全。此外對于一線施工人員而言，傳統二維平面圖紙的技術指引性相對較差，依靠此類圖紙進行技術交底，會導致企業施工技術認知程度較低，而通過三維立體模型來進行技術交底，可以使一線施工人員更直觀地了解到相應的施工技術，確保施工中應用正確的施工技術，提高施工質量。

2.3 運維階段應用

對于道路工程而言，在建設完畢后，想要最大限度提升運行質量、延長工程壽命，就必須做好相應的運維工作。BIM系統能夠根據相應的工程設計清楚的顯示道路整體情況，在進行周期性養護工作時，每次工作后都將獲取到的相關信息錄入到系統當中，包括當前道路存在的病害問題、相應的處理方案以及處理效果等，這樣能夠使運維人員更好地掌握道路工程當前運行狀態，通過道路樁號即可精確查詢道路不同位置的病害情況，當工作人員想要了解某道路工程當前整體狀態時就可通過系統輸入相應的工程代碼，調取當前道路工程的病害資料及修補作業記錄，例如輸入樁號K200.400，工作人員就可了解到該位置曾在2021年5月17日檢查過程中發現路面開裂問題，于2021年5月19日采用噴灑瀝青撒料壓入的方式進行表面處理，現已恢復正常使用[9]。BIM系統既能夠指明病害位置，同時也能夠顯示準確的檢修時間以及維護修補方法，進一步提升了運維進度和運維質量。

3 結 語

BIM技術在道路工程建設過程中，應用范圍較廣，且在各個方向均能取得較好的應用效果，該文對其具體應用情況進行了詳細分析，希望所述內容能夠進一步強化我國道路工程整體建設質量。