淺談BIM在山區(qū)公路中的應(yīng)用

摘 要：文章介紹了BIM技術(shù)在山區(qū)公路設(shè)計及施工中的應(yīng)用，同時提出BIM在山區(qū)公路中的應(yīng)用存在的問題，并提出解決思路。最終對BIM在山區(qū)公路中的應(yīng)用前景做了展望。

關(guān)鍵詞：BIM；山區(qū)公路；應(yīng)用

隨著“美麗鄉(xiāng)村”“和諧社會”等概念的提出，公路的設(shè)計不僅要考慮、經(jīng)濟、安全、舒適、經(jīng)久耐用等內(nèi)容，還要考慮山區(qū)公路的設(shè)計也應(yīng)以“美麗公路”、“和諧公路”為出發(fā)點。在山區(qū)公路的建設(shè)中，山區(qū)公路的勘察設(shè)計是其施工的重要內(nèi)容，其設(shè)計的科學(xué)性、合理性對整個施工的過程起到?jīng)Q定性作用。采用傳統(tǒng)的2D設(shè)計容易出現(xiàn)遺漏、考慮不周，采用BIM可以通過模擬避免不必要的問題，節(jié)約時間及費用。

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

1 BIM在山區(qū)公路設(shè)計中的應(yīng)用

BIM在山區(qū)公路設(shè)計中的應(yīng)用，主要分為三個階段：規(guī)劃階段、勘察階段、設(shè)計階段。

規(guī)劃階段：BIM在規(guī)劃階段不僅可以節(jié)約設(shè)計周期，并可以通過設(shè)定假設(shè)條件，使項目性能最優(yōu)化。

勘察階段：BIM在勘察階段可使工作內(nèi)容簡化，節(jié)約時間。同時BIM完成所有工作任務(wù)在同一環(huán)境中，從原始地勘數(shù)據(jù)、最小二乘法計算、地勘資料的編輯，最后自動創(chuàng)建地形圖；創(chuàng)建地形的過程中是以交互式方式進行，錯開隱藏性問題，創(chuàng)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(chǎn)與原數(shù)據(jù)保持動態(tài)關(guān)系的對象，并可以選擇任意曲面生產(chǎn)模型。

設(shè)計階段：通過建立道路模型可以有效地設(shè)計山區(qū)公路的模型，如：平面的交叉口的動態(tài)圖。通過利用BIM內(nèi)部的插件：人行道、車行道、車道組合、邊溝等，可更快捷地設(shè)計環(huán)型路網(wǎng)，如路標(biāo)和交通標(biāo)志。根據(jù)直觀模型可以更輕松地修改道路橫斷面，使設(shè)計優(yōu)化。

2 BIM在山區(qū)公路施工中的應(yīng)用

2.1 路基的進度模型

根據(jù)BIM數(shù)據(jù)庫和原理核心模型，結(jié)合GIS數(shù)據(jù)進行分析，在山區(qū)公路建設(shè)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，構(gòu)建可視化三維地形平臺，研發(fā)出GIS數(shù)據(jù)庫與三維地形圖的可視化聯(lián)動平臺，最終實現(xiàn)動態(tài)的系統(tǒng)功能。

2.2 路面的進度模型

山區(qū)公路路面結(jié)構(gòu)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(lián)動，實現(xiàn)路面的動態(tài)更新。

2.3 工程量的分析

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

3 BIM在山區(qū)公路實施中的困難

山區(qū)公路的設(shè)計相對機械、建筑設(shè)計情況復(fù)雜，機械、建筑的設(shè)計背景相對環(huán)境集中，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，設(shè)計者能夠集中在設(shè)計方案及模型建設(shè)中。但山區(qū)公路的設(shè)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(zhì)完全不同的因素組成，情況極為復(fù)雜，且標(biāo)準(zhǔn)化水平較低。因此，如何有機地將眾多影響因素結(jié)合到BIM中是設(shè)計者面臨的主要問題。山區(qū)公路BIM系統(tǒng)較為復(fù)雜，從投資至施工、管理，甚至到維護，所需內(nèi)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(qū)公路的設(shè)計需求，針對上述山區(qū)公路的特點，應(yīng)開發(fā)開放式軟件平臺，廣大市政設(shè)計人員根據(jù)自身需求及特點進行二次開發(fā)，滿足復(fù)雜的山區(qū)公路設(shè)計，同時不斷整合現(xiàn)有軟件。（2）山區(qū)公路的設(shè)計受到諸多標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法律的限制，各階段設(shè)計成果都應(yīng)提交相應(yīng)的成果標(biāo)準(zhǔn)，通過政府的推廣，加深BIM系統(tǒng)在山區(qū)公路或公路行業(yè)的應(yīng)用，可有效打開局面，縮小與先進水平的差距。（3）BIM是設(shè)計發(fā)展的潮流，雖然在應(yīng)用初期設(shè)計效率較低，但應(yīng)堅持。一是逐漸提高服務(wù)對象接受的程度，二是積累經(jīng)驗與人才。（4）BIM在系統(tǒng)應(yīng)完善安全措施，在對BIM使用的人員應(yīng)進行分級管理，加強安全保密教育。

4 結(jié)束語

BIM在項目設(shè)計中的應(yīng)用，可以更準(zhǔn)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(fā)現(xiàn)存在的問題，避免不必要的錯誤。

目前，BIM在山區(qū)公路的設(shè)計屬于空白，其相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、軟件等都急需開發(fā)。通過提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本，適應(yīng)信息化高速發(fā)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(shè)計院有限公司，研究方向：公路路線。