基于沙盤原理設計的BIM 技術在公路工程中的應用

摘要 BIM 技術基于沙盤原理設計，以智慧城市可視化平臺為基礎，構建智慧公路可視化展示平臺；以平臺三維GIS為基礎，融合傾斜攝影數據、公路三維模型及進度、質量、安全、拆遷、農民工、成本等各類業務數據，采用兩翼儀表盤和三維區域交互的方式，結合工程實例將公路建設管理過程以一張圖的方式進行可視化的全方位展示，為高層決策提供依據。

關鍵詞 BIM 技術；公路工程；應用

中圖分類號 U442.5 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）15-0066-03

0 引言

基于沙盤原理設計的BIM 技術可對完成情況、橋梁、涵洞、路基土石方、路面主材備料、路面面層進度等，以圖表形式進行可視化呈現，對照BIM 模型做到對工程形象進度的清晰掌控。拆遷管理在原始地貌“ 點云數字模型” 上根據設計圖紙坐標，標出征地紅線，可以做到對占地寬度、用地屬性、地面附著物、邊角地、房屋拆遷等內容的清晰查看，并精確地進行面積測量及距離測量。下述將就BIM 技術應用系統展開探討。

1 BIM 技術應用系統的智能化管理應用

1.1 設計的優化、分析交底

（1）設計圖紙深化。BIM 模型的創建過程是圖紙的梳理過程，按照設計圖建立模型，及時發現設計圖紙問題，并將這些問題整理成文件，第一時間反饋給甲方、設計院進行設計優化，做到查漏補缺[1]。

（2）碰撞檢查。BIM 模型完成后，需將各專業模型與GIS 模型疊加，分析各專業在空間上的碰撞沖突，形成碰撞檢查報告，與業主、設計單位進行交底，達到對設計圖紙的三維校審效果，提高了與設計方的交涉效率，避免空間沖突與碰撞，為后期的設計變更提供參照[2]。

1.2 核算設計工程量與實際工程量對比

設計院提供圖紙的工程量，對于地形復雜的區域，未必會一對一地實地勘察。管理平臺具有強大的計算功能，集成了空間、平面、線性等計算功能，在GIS 模型中生成三維等高線與設計圖紙地形圖進行對比分析，對存在誤差的位置進行土石方量的精準計算，破解了設計過程中地形不準的問題，避免項目在開工后進行返工[3]。

1.3 三維施工組織設計

施工組織設計時，可對項目的施工進度、重難點進行施工模擬，使施工組織設計實現信息化、實時可視化。從源頭上控制施工進度，避免出現重大事故發生。以勞動力安排與施工便道為例，見表1～2。

1.4 項目部征地拆遷

三維實景GIS 模型疊加項目的征地紅線，可以直觀地看到該范圍線內的拆遷物，拆遷人員可在管理平臺中對拆遷面積、高度等信息進行量測和統計，提高效率。當房屋拆遷完成后與被拆遷人發生經濟糾紛時，可以通過實景三維GIS 模型進行查詢與核實，做到有據可依，有理可循。

1.5 施工場地布置規劃

在管理平臺中結合GIS 與BIM 模型，可以在征地范圍內進行施工組織設計，如施工場地、項目部、實驗室以及鋼筋加工廠、拌和站、梁廠等廠區設備可通過面積的測算、距離量測進行布局，避免二次搬運或發生越界的情況，給項目節約相應的資金。

1.6 施工便道規劃

設計提供的施工便道方案往往只有主要線行，未結合項目的實際情況綜合考慮運輸距離、現有道路、環境保護、工程量等因素，容易造成資源浪費、環境破壞等問題。因此，在施工組織設計時，根據已有的道路、結合場區位置及施工組織的需要，從行車的安全性、施工的便捷性以及施工便道的經濟性、環境保護等多方面考慮，在管理平臺中確定最優的施工便道方案。

1.7 工程施工人員測量放線

高精度的三維模型可以實現測量人員通過平臺對模型進行量測，如點與點的距離、覆蓋面積以及道路的縱、橫斷面量測等，做到足不出戶，量測網上辦公，提高測量人員的工作效率。

2 實施操作

項目主要工程量： 土石方工程包括路基挖土方327 000 m3，挖石方512 000 m3，路基填土方197 000 m3，填石方261 000 m3（已扣減臺背80 000 m3）。防護排水工程包括片石混凝土防護95 200 m3，混凝土29 300 m3。

級配碎石水穩421 200 m2；透層213 700 m2；稀漿封層213 700 m2；黏層208 500 m2；瀝青混凝土418 400 m2。全線橋梁共13 座，其中大橋1 202 m/7 座、中橋291 m/4座、小橋40.06 m/2 座。其中：樁基4 033 m/211 根，承臺、系梁76 個，蓋梁、臺帽87 個，墩柱、肋板137 個，預制T 梁327 片，空心板28 片。全線涵洞、通道共計1 186 m/67 道， 其中蓋板涵743.9 m/42 道、圓管涵360.5 m/22 道，箱涵81.6 m/3 道。全線隧道共1 座，隧道總長度為432 m，洞身開挖土方量43 200 m3，混凝土用量14 000 m3，鋼筋282.2 t。

主要材料用量：全線共計混凝土用量159 600 m3，鋼筋4 717.4 t（含鋼筋網250 t），其中橋涵工程混凝土用量24 300 m3，鋼筋4 015.2 t（含鋼筋網208 t）；路基防排水工程混凝土用量105 500 m3，鋼筋41 t；涵洞工程混凝土用量13 000 m3，鋼筋用量379 t；隧道工程混凝土用量14 500 m3，鋼筋282.2 t（含鋼筋網42 t）。該項目地形地貌高差大，地質結構復雜，沿線溝壑縱橫，施工難度大，路基主線多設置在半山腰林區，無可利用的施工便道[4]，施工便道為全線關鍵線路的制約環節，新建主便道修筑完成后對各施工結構物增加支便道[5]。為了確保工期，雨天能保障施工車輛暢通無阻，特別正在澆筑混凝土構件時，罐車能按時到位，保證混凝土連續供應不間斷，為此，必須對便道進行硬化。在施工過程中，要對施工便道進行及時維修和灑水，確保道路不揚塵[6]。

3 注意事項分析

為保證便道行車安全，便道進行統一升級，寬度按7.0～8.0 m 修建，通往橋梁結構物的支便道統一寬度為6.0 m，以確保旋挖鉆機進入施工。便道路面為泥結碎石，處于山嶺重丘區的便道最大縱坡不超過10.0%，縱坡較大的路段采用20.0 cm 厚C15 混凝土硬化，保證雨后關鍵工程的便道正常通行，進出場站的便道20.0 m 范圍內進行硬化，并根據地形需設置橫、縱向排水溝和排水設施保證雨季便道的通暢。

4 結語

綜上所述，BIM 技術聚焦“ 產業數字化、數字產業化” 發展戰略，立足交通主業，培育交通業態集群，大力發展路域經濟，在高速公路運營養護、交通與新能源、現代物流、裝備制造、電商平臺、職業教育深度融合發展方面都起到一定的作用。

參考文獻

[1] 顧煜. 基于BIM 的橋梁工程設計與施工優化研究[J].交通世界， 2022（36）： 155-157.

[2] 吳琳琳. 基于BIM 技術的山區高速公路地質勘察設計[J]. 交通世界， 2022（35）： 79-81.

[3] 彭輝. BIM 技術在隧道工程項目管理中的應用[J]. 交通世界， 2022（20）： 7-9.

[4] 史振華. 橋梁工程標準化施工技術探討[J]. 交通建設與管理， 2014（6）： 45-47.

[5] 史振華. 關于如何加強高速公路試驗檢測管理的淺見[J]. 黑龍江交通科技， 2014（8）： 191.

[6] 史振華. 橋梁工程施工技術探討與研究[J]. 山西建筑，2013（23）： 147-148.