淺析BIM技術(shù)在公路工程施工中的應(yīng)用

沈一昌

(新疆交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，新疆 烏魯木齊市 830016)

BIM技術(shù)是目前在建筑領(lǐng)域中的一個(gè)很火熱的話題，目前其被大眾廣泛認(rèn)可的定義為可貫穿設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)的全生命周期的建筑信息模型。自從BIM技術(shù)的概念被引進(jìn)到國(guó)內(nèi)以后，已經(jīng)在房屋建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，而公路橋梁行業(yè)則進(jìn)展相對(duì)緩慢。隨著各地政府針對(duì)路橋行業(yè)的BIM技術(shù)的相關(guān)政策的發(fā)布實(shí)施，如今無(wú)論是業(yè)主還是設(shè)計(jì)單位或者施工單位，對(duì)BIM技術(shù)的概念都有著較為充分的理解，但是BIM技術(shù)究竟如何能夠應(yīng)用到實(shí)際？或者說(shuō)在應(yīng)用BIM技術(shù)后能獲得哪些積極的效應(yīng)？目前在業(yè)內(nèi)仍沒有得到一個(gè)共識(shí)。故此，筆者將明確公路工程的BIM技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)并結(jié)合一些實(shí)際施工中的BIM技術(shù)應(yīng)用案例，淺析BIM技術(shù)在公路工程施工中的若干應(yīng)用點(diǎn)。

1 公路工程領(lǐng)域的BIM技術(shù)與其它工程領(lǐng)域的BIM技術(shù)的區(qū)別

首先，BIM技術(shù)的最廣泛應(yīng)用就是管線碰撞檢查，以及解決結(jié)構(gòu)、建筑、管線等專業(yè)間設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。而在公路工程中，不涉及管線碰撞，不涉及多專業(yè)共同參與，所以房屋建筑中的一些BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)在公路工程中其實(shí)沒有實(shí)際意義。

其次，BIM技術(shù)的另一大應(yīng)用點(diǎn)就是施工模擬，對(duì)于一些圖紙復(fù)雜的建筑物和構(gòu)筑物來(lái)說(shuō)，提前通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬一遍施工過(guò)程可以有效避免由于圖紙誤讀和工序混亂造成的誤工、返工損失。而在公路工程中，圖紙并不復(fù)雜，路基和路面的結(jié)構(gòu)形式也清晰明了，只要施工組織設(shè)計(jì)科學(xué)合理，有無(wú)施工模擬并不會(huì)在很大程度上影響公路施工的正常進(jìn)行。而且無(wú)論是房屋還是橋梁，一般都是獨(dú)立項(xiàng)目，涉及的地塊也相對(duì)獨(dú)立，對(duì)于項(xiàng)目以外的信息需求不高，結(jié)構(gòu)形式比較規(guī)則，多為水泥混凝土的預(yù)制拼裝，于是無(wú)論從建模角度還是從施工模擬角度來(lái)看，相對(duì)于公路工程都較為容易實(shí)現(xiàn)，而公路工程是線性工程，需要較為詳實(shí)的GIS信息，是無(wú)法通過(guò)“族模型”的方式去建模的，也是無(wú)法通過(guò)“搭積木”的方式去進(jìn)行施工模擬的，所以多數(shù)的房屋建筑的建模技術(shù)和施工模擬技術(shù)無(wú)法去實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的公路施工流程。

另外，BIM技術(shù)在其不斷發(fā)展和擴(kuò)展的過(guò)程中，衍生出很多附產(chǎn)品，三維漫游就是目前十分搶眼的一個(gè)應(yīng)用點(diǎn)。通過(guò)三維漫游，項(xiàng)目各參與方可以提前360°瀏覽建筑物或者構(gòu)筑物的最終成果，可以針對(duì)不同方面的意見提前變更設(shè)計(jì)方案，提前獲得客戶的信任和青睞。而在公路工程中，一個(gè)項(xiàng)目的里程動(dòng)輒十幾公里甚至幾十公里，而且從標(biāo)頭到標(biāo)尾的公路景觀表現(xiàn)幾乎一模一樣，所以公路工程中的三維漫游就顯得沒有建筑和橋梁那樣的賞心悅目。

2 公路工程施工過(guò)程中的BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)

首先，對(duì)于絕大部分的公路工程，可以通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工組織設(shè)計(jì)可視化。與工業(yè)的流水線性工廠生產(chǎn)不同，公路是在土地上固定的，而施工生產(chǎn)卻是流動(dòng)的，所以公路工程的施工組織設(shè)計(jì)需要將人工、機(jī)械和材料以及工區(qū)進(jìn)行科學(xué)合理的組織，進(jìn)而將產(chǎn)能發(fā)揮至極致。目前多數(shù)的施工組織設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多、敘述復(fù)雜，當(dāng)文字版的施工組織設(shè)計(jì)在各層級(jí)人員上下流通的時(shí)候，由于撰寫施工組織設(shè)計(jì)的人員文字編輯能力不同，抑或是閱讀人員的理解方式不同，一份施工組織設(shè)計(jì)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)多種不同的理解，這樣就會(huì)在施工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生意見分歧，影響施工進(jìn)度。運(yùn)用BIM技術(shù)，將公路工程進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模，然后根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)者的根本意圖將模型按照工區(qū)進(jìn)行拆解，按照施工組織設(shè)計(jì)中的生產(chǎn)工藝制作動(dòng)畫演示并配以字幕描述，不僅可以將原本枯燥的文字版施工組織設(shè)計(jì)變得具體化、形象化，還可以提前發(fā)現(xiàn)原本的施工組織設(shè)計(jì)中的不合理之處并實(shí)時(shí)改進(jìn)，既保證了施工組織設(shè)計(jì)的合理性，又便于閱讀者的理解，而且加深了施工人員的印象。故此，運(yùn)用BIM技術(shù)將文字版施工組織設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬┕そM織設(shè)計(jì)，在公路工程施工過(guò)程中顯得十分重要和必要。

其次，對(duì)于公路工程的技術(shù)交底，可以通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)類似于施工組織設(shè)計(jì)可視化的技術(shù)交底可視化。通常在某一單位工程或分項(xiàng)工程開工前， 技術(shù)交底都是以書面形式配以現(xiàn)場(chǎng)口頭講授的方式進(jìn)行的，雖然技術(shù)交底的內(nèi)容單獨(dú)形成交底文件，有相應(yīng)的交底日期，有交底人、接收人的簽字確認(rèn)并進(jìn)行存檔，但事實(shí)上交底會(huì)議上施工人員有沒有細(xì)心接受，會(huì)后會(huì)否因?yàn)槭┕て诘穆L(zhǎng)而逐漸遺忘仍是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題。如果運(yùn)用BIM技術(shù)，將分項(xiàng)工程建模，按照交底內(nèi)容制作詳實(shí)的三維模型演示動(dòng)畫，在交底會(huì)議上進(jìn)行播放，并且將演示動(dòng)畫存入施工人員的手機(jī)中，施工人員不僅在交底會(huì)議上記憶深刻，而且能夠在施工現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)觀摩。

另外，對(duì)于山區(qū)新建公路工程，可以通過(guò)BIM技術(shù)結(jié)合GIS信息進(jìn)行系統(tǒng)分析，規(guī)避一些額外成本的發(fā)生。當(dāng)修建山區(qū)公路的時(shí)候，公路往往是盤山而建，路塹在整條線路中的路基形式中占比很多，所以在施工過(guò)程中會(huì)發(fā)生大量的挖方。在通常的施工方案中，施工人員往往需要在山上打通若干條施工便道以形成若干工區(qū)，幾個(gè)工區(qū)同時(shí)對(duì)向掘進(jìn)以加快施工速度，所以施工便道的開通位置就成了開工前的首要準(zhǔn)備工作。由于山區(qū)地勢(shì)陡峭，林木茂密，施工人員很難通過(guò)實(shí)地測(cè)量來(lái)規(guī)劃便道位置，而且雨季時(shí)山頂水流的沖刷區(qū)域隱藏在森林植被當(dāng)中，一旦便道位置同山體流域部分發(fā)生交叉，施工便道就會(huì)形同虛設(shè)。針對(duì)這種狀況，可運(yùn)用BIM技術(shù)，利用Autodesk Civil3D等建模工具，依照設(shè)計(jì)文件中的等高線信息進(jìn)行真實(shí)地形建模和整體路線建模，并且對(duì)地形模型進(jìn)行分析，得出山體的山脊線、山谷線和雨水流域等信息，這些信息能夠在計(jì)算機(jī)顯示器上清晰體現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行施工便道布設(shè)便可以有效避開便道線路與雨水流域的交叉問(wèn)題，從而防患于未然，間接節(jié)約了成本的開支。

最后，對(duì)于貫穿城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村的擴(kuò)改建公路，可以通過(guò)BIM技術(shù)改進(jìn)若干涉及施工道口安全設(shè)施的布置方案。由于擴(kuò)改建公路通常會(huì)臨時(shí)封閉某一段的交通道路，一旦施工段和封閉段規(guī)劃不合理，往往會(huì)造成大量的交通堵塞以及施工機(jī)械與社會(huì)車輛混行的安全隱患。如果運(yùn)用BIM技術(shù)，建立舊路改擴(kuò)建模型，參照施工期的車行流量，提前模擬出社會(huì)車輛的繞行情況，進(jìn)而調(diào)整道路封閉方案、規(guī)劃施工機(jī)械的出入口，即可有效減免公路施工過(guò)程中的安全隱患。

3 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)是土木工程領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向，雖然在目前其在公路工程施工過(guò)程中的使用率依然較低，但合理有效地運(yùn)用BIM技術(shù)可解決很多公路工程施工過(guò)程中棘手的傳統(tǒng)難題。如何更加有效地使BIM技術(shù)充分應(yīng)用到公路工程施工全周期，仍需繼續(xù)發(fā)掘和探索其更多有價(jià)值的應(yīng)用點(diǎn)。