基于BIM技術的公路路線設計分析

張萬庭

摘要：BIM技術現(xiàn)已在傳統(tǒng)建筑行業(yè)中得到了愈加頻繁地應用。但其在我國公路領域中的應用尚處于初步階段。以BIM技術的概念及特點為出發(fā)點，以公路工程設計階段建立的結構樹和技術路線為導向，從而建立了BIM公路設計路線圖。深入探討了BIM在設計階段的模型建立及應用過程。本文為BIM在我國公路工程設計方面的應用提供了強有力的技術與實踐支撐。

【關鍵詞】道路工程；BIM技術；公路設計

1.概述

BIM為Building Information Modeling——建筑信息模型， BIM是以三維數(shù)字技術為基礎，同時將建筑設計、建造及運維等項目全過程各種相關信息為一體化的一種新型工程數(shù)據(jù)模型。

2.BIM技術在公路設計中的優(yōu)勢分析

我國BIM相對起步晚且發(fā)展速度較為緩慢，目前我國在公路設計方面，仍然以傳統(tǒng)設計為主。在公路設計中BIM技術相對與CAD具備有以下優(yōu)勢：

（1）公路設計的可視化；

（2）提升工程量計算的準確性；

（3）自動關聯(lián)減少工作量及提升工作效率；

（4）可多領域協(xié)作。

3.BIM在設計階段的實際應用

3.1 信息的管理

利用BIM建模前期可對信息進行了檢核，后期可隨時對模型信息進行查詢。例如，按樁號進行數(shù)據(jù)輸入可實現(xiàn)菜單式的信息管理。當面對點多線長的高速公路時，BIM可自動設置樁號（可隨時查看橫斷面屬性并進行標注）。而且，當設置多個視圖的動態(tài)聯(lián)動時，BIM可以按照信息的不同屬性用不同的視角進行展示。

3.2 工程量的統(tǒng)計

利用BIM建立三維模型后，系統(tǒng)可按樁號每5m自動生成填挖土石方量、瀝青混合料的用量以及其他組成構件的工程數(shù)量等統(tǒng)計報表。運用BIM軟件和傳統(tǒng)斷面法對填挖方進行計算，傳統(tǒng)計算方法的計算結果方式相對較粗略，而利用BIM是基于實際的地形與公路模型所計算出的土方量所以結果更加準確。

3.3 BIM的二維出圖

BIM可以快速、高質(zhì)、高效的繪制施工圖紙。由于BIM所繪制的圖紙與公路模型具有動態(tài)關聯(lián)性，所以即使修改模型也能以最快的速度制出施工圖紙。在項目中可首先利用BIM軟件完成平縱橫施工圖模板，然后在此基礎之上形成較為準確的施工圖用于反映實際工程中真實的信息。

4.BIM技術在公路設計中的作用

BIM技術可簡化道路設計項目各個階段的流程，極大程度上減輕了交通設計人員的任務量。在前期設計階段，BIM的分析工具可以高效地找出每種方案存在的問題以及其可能產(chǎn)生的結果。BIM擁有強大的可視化與仿真模擬工具可對道路的外觀進行設計以及對未來交通情況進行預測。在公路設計中運用BIM技術主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：

4.1 道路中心線設計中的作用

在道路設計的過程當中設計人員在考慮道路的各控制因素的前提下應先確定道路的中心線，然后同規(guī)劃線位相比較，其次兩個線型進行擬合，最后圓曲線半徑、長度、緩和曲線長等要素均應滿足規(guī)范要求，否則對其進行適當調(diào)整。具體操作如下：

（1）在現(xiàn)場采集的地形圖中插入道路中心線。

（2）將中心線以多段線的形式進行表示。

（3）選中中心線，輸入其名稱并選擇路線樣式，最后單擊確定即可創(chuàng)建出一條新的路線。

4.2 道路縱斷面的設計中的作用

現(xiàn)今縱斷面設計的基本流程為：

（1）先制作原地面線文件；

（2）生成原地面線；

（3）在生成的原地面線上進行拉坡并調(diào)整使之滿足設計要求；

（4）將拉坡線保存為豎曲線文件；

（5）將原地面線文件、豎曲線文件調(diào)出，即生成道路縱斷面設計圖。

BIM是一種以三維地形為基本的設計資料的高新技術，它不但可以直接生成地面線，而且如果修改道路中心線則相應位置處的地面線也會自動更新，BIM的這一優(yōu)勢可為道路設計人員節(jié)省大量的精力。在縱斷面繪制完之后，設計人員應查看系統(tǒng)生成的豎曲線要素、坡長和坡度等指標，如有不滿足規(guī)范之處，只需點擊編輯縱斷面形狀的命令，進行修改即可。最后拾取邊坡點，可在布局對話框中修改其樁號、道路的豎曲線半徑、高程、道路坡度與道路坡長等參數(shù)。

4.3 道路的橫斷面圖設計

為了盡可能高精確的反應道路模型，在利用BIM再設計橫斷面時，操作設計人員需充分及綜合地考慮運用什么樣的部件進行組合裝配才能更好的展現(xiàn)道路橫斷面。

（1）創(chuàng)建新的裝配并輸入其名稱；

（2）屏幕上任意單擊一下鼠標，插入一條基準線（道路的中心線）。

（3）利用道路菜單中的“部件工具板選項板”命令，進行部件間的裝配。

（4）最后可根據(jù)設計需要在裝配出標準橫斷面上添加其余裝配，因為BIM具有動態(tài)關聯(lián)的特性，所以無論對道路制定的裝配進行怎樣的修改，道路模型可以快速、隨時進行更新。

4.4 道路建模

在BIM界面內(nèi)點擊道路下拉菜單，單擊鼠標可創(chuàng)建道路命令，然后按照其提示選擇路線、縱斷面以及標準橫斷面裝配。另外在彈出對話框中，可根據(jù)道路寬度變化創(chuàng)建出與之對應的區(qū)域，并為道路組件搭建相應的邏輯目標。

5.公路設計中BIM技術的應用總結

現(xiàn)今公路設計方法以及可用軟件日益增多，但是BIM技術以其高效、快速、準確、直觀的優(yōu)點在這些設計手段中脫穎而出。

（1）道路建模。為設計人員提供了一種可以高效地設計道路和高速公路工程模型的手段。通過直觀的交互或者變更來定義道路橫截面參數(shù)。BIM設計出的施工圖和標注時時刻刻都處于最新狀態(tài)。

（2）精準的工程量概預算。BIM系統(tǒng)中的算法為復合體積算法。其算法可以訊速算出實際與設計曲面之間的土石方量。并自動生成土石方調(diào)配圖表，方便現(xiàn)場施工人員分析適合的路基挖填高度與距離、廢棄土石方的移除數(shù)量及其合理的移除方向，系統(tǒng)還可以智能地選擇出取土坑和棄土堆的合理位置。另外工程造價人員可從系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)提取出與使用的工程量清單，對項目成本及時分析與概預算。

（3） BIM可自動出圖。

6.結束語

綜上所述，BIM技術現(xiàn)已在傳統(tǒng)建筑行業(yè)中得到了愈加頻繁地應用，但在公路設計中還處于初步階段。未來這項技術將廣泛應用到公路的設計施工各個環(huán)節(jié)，有助于實現(xiàn)更高品質(zhì)的公路工程。

【參考文獻】

[1]孫建誠，李永鑫，王新單.BIM技術在公路設計中的應用[J].重慶交通大學學報（自然科學版），2017，36（11）：23-27.

[2]劉相法.BIM技術在提升公路勘察設計質(zhì)量中的應用研究[J].公路工程，2016，41（06）：164-168.

[3]王麗園，陳楚江，余飛.基于BIM的公路勘察設計與實踐[J].中外公路，2016，36（03）：342-346.