BIM技術(shù)在道路橋梁工程中的應(yīng)用

楊龍翔

（濟寧市交通運輸綜合執(zhí)法支隊，山東 濟寧 272000）

1 BIM 技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)最早起源于1975年喬治亞理工大學(xué)Chuck Eastman 教授的課題，他提出了“A computer-based description of building”的概念。經(jīng)過了多年的研究與發(fā)展，不同的國家逐漸推出專屬的BIM 軟件。BIM 技術(shù)可以通過三維的表達形式，將有關(guān)信息進行集成，進而得到高效傳遞，從而使不同部門能夠利用BIM 技術(shù)的形式，達到加強溝通的目的。BIM 技術(shù)也能夠廣泛應(yīng)用于道路工程建設(shè)的各個階段，包括前期規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維等等，提高工程的應(yīng)用效率，也能夠提升BIM 技術(shù)形式在道路工程當中的整體價值。

1.1 前期規(guī)劃階段

1.1.1 GIS＋BIM 模式

如今，GIS ＋BIM 模式成了道路工程設(shè)計規(guī)劃的一個重要方向，能夠?qū)^(qū)域空間展開信息化的分析，借助BIM 技術(shù)的手段，使道路工程項目的實際情況與周圍的環(huán)境相互結(jié)合，構(gòu)建出具體的模型。相關(guān)工作者可以根據(jù)模型呈現(xiàn)的信息進行合理的設(shè)計，既可以維持設(shè)計工作的科學(xué)性與合理性，又可以適當降低工程建設(shè)的成本。

在道路工程建設(shè)的初級階段，可以更好地應(yīng)用相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，以此提升設(shè)計的有效性。但是GIS＋BIM 技術(shù)的應(yīng)用方式仍舊處于初級階段，在未來，如果想要提升信息共享的效率，完成多元化的建模過程，還需要考慮軟件兼容以及信息缺失等諸多的現(xiàn)實問題[1]。

1.1.2 BIM 與無人機航測的結(jié)合

無人機測繪已經(jīng)逐步應(yīng)用于道路勘測當中，具備著人工測繪以及其他測繪形式所不具備的優(yōu)勢。其不受區(qū)域和氣候條件的限制，能夠完成大范圍的勘察工作，從而將收集的信息以影像資料等多種形式呈現(xiàn)出來，再借助BIM 技術(shù)的應(yīng)用方式構(gòu)建出三維圖像，成為后期道路建模的重要依據(jù)。無人機可以更加輕松的獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，再借助軟件平臺，實現(xiàn)信息的共享，達到高速管理信息的目的。如今，已經(jīng)有一些專業(yè)化的職業(yè)，通過借助這兩者更好的完成道路工程的建設(shè)工作。比如GIS 分析師、測繪師、飛行員等。無人機測繪的形式可以通過預(yù)先設(shè)定飛行路線，達到AI 規(guī)劃的目的，使得在道路工程建設(shè)過程中，能夠利用設(shè)備，完成智能化數(shù)據(jù)處理的過程，也能夠增強施工建設(shè)整體的分析能力，相較于人工測繪的形式，具有更高的精準度，從而提升工作的效率。相關(guān)技術(shù)工作者應(yīng)當具備操作無人機設(shè)備的能力，能夠初步規(guī)劃路線，做好數(shù)據(jù)的回收工作，從而在后續(xù)借助BIM 技術(shù)進行道路工程的建設(shè)工作。

1.2 設(shè)計階段

1.2.1 軟件工具

在我國，BIM 技術(shù)應(yīng)用的歷史尚短，也沒有功能性較強的軟件來執(zhí)行相關(guān)操作。市面上的一些BIM技術(shù)軟件仍舊是Autodesk 公司和Bentley 公司設(shè)計研發(fā)的，國內(nèi)較為常用的軟件如緯地和鴻業(yè)軟件等，在使用時仍舊存在一些局限性。縱使我國相關(guān)技術(shù)工作者已經(jīng)在軟件的二次開發(fā)方面下了苦功，但是整體的建設(shè)效率還不夠理想。

1.2.2 道路專項設(shè)計

可以利用BIM 技術(shù)，完成三維地形的信息錄入，建立起三維模型，借助三維工具，可以更好地完成道路的平縱橫設(shè)計。另外，可以借助三維環(huán)境呈現(xiàn)道路的構(gòu)成情況，并分析道路的有關(guān)數(shù)據(jù)，考慮其與實際情況是否匹配，包括地形、地貌等等。判斷控制物之間的沖突，以漫游等多種形式，借助不同視角，以此來判斷道路的安全性和舒適性。三維環(huán)境可以通過縱斷面設(shè)計的方式，呈現(xiàn)出道路填挖的程度，平縱組合的分析形式也更具科學(xué)性。橫斷面可以利用裝配式設(shè)計的形式，結(jié)合不同的模型，展現(xiàn)出施工前后的差異化。在道路設(shè)計中，通過地形和平縱橫斷面的空間布局，截取相關(guān)信息，調(diào)整數(shù)據(jù)模型，使得不同的子項得到細節(jié)化的處理。

1.2.3 道路附屬設(shè)施設(shè)計

為了能夠構(gòu)建完整的城市道路設(shè)計，應(yīng)考慮城市的不同面貌和結(jié)構(gòu)組成部分，包括橋梁、地下管線、交通設(shè)施、路燈等。結(jié)合BIM 技術(shù)，創(chuàng)建出一個更具完整性的模型，模仿出道路的主體結(jié)構(gòu)，形成一個綜合性的數(shù)字化模型。在整個文件中，可以包含不同的子項，綜合構(gòu)建出一個系統(tǒng)整體的文件。設(shè)計人員則可以通過把控設(shè)計的要點，分析不同子項的細節(jié)，及時更新信息，避免出現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的遺漏。

1.3 施工階段

1.3.1 對接設(shè)計環(huán)節(jié)

在對接設(shè)計環(huán)節(jié)控制時，可以通過多方會審，完成圖紙的交底工作。BIM 技術(shù)擁有著可視化的優(yōu)點，在進行施工設(shè)計圖的確定時，能夠更好地制定出優(yōu)質(zhì)的方案。BIM 技術(shù)可以結(jié)合施工建造的特點，考慮實際應(yīng)用的方式，以三維可視化的技術(shù)形式，把控BIM技術(shù)處理的相關(guān)流程。通過預(yù)先模擬，使施工建造的質(zhì)量得到保障。BIM 技術(shù)在道路方面仍舊處于初級應(yīng)用的階段，所以在道路工程中利用BIM 技術(shù)構(gòu)建模型時，不能直接使用，施工單位需要重新構(gòu)建完整的三維立體模型，從而優(yōu)化軟件的相關(guān)細節(jié)，使得道路的模型能夠更加細節(jié)化、完整化、專業(yè)化。

1.3.2 安全、質(zhì)量、進度、成本管控

目前，“BIM＋VR”技術(shù)應(yīng)用形式已經(jīng)充分投入施工的安全分析中，使得安全隱患的排查工作更具科學(xué)性，從而使施工建設(shè)的安全得到保障。但是這種軟件的細節(jié)處理并不充分，應(yīng)用過程也不成熟，在實際執(zhí)行時，容易產(chǎn)生沖突。為了能更好地達到安全、質(zhì)量、進度、成本的綜合性管控，應(yīng)當依賴于多種軟件的融合，借助不同軟件各自的優(yōu)勢，構(gòu)建出綜合性的平臺。相關(guān)專業(yè)人士應(yīng)致力于對不同軟件和程序的兼容性問題進行處理，從而使得軟件更加兼容，標準更加統(tǒng)一，從而在安全、質(zhì)量、進度、成本等多方的管控過程中，得到效率的提升和效益的最大化。

1.3.3 運營維護階段

BIM 技術(shù)可以充分應(yīng)用于運營維護管理的系統(tǒng)中，使得運營維護階段得到科學(xué)和技術(shù)性的提升，借助不同的設(shè)備，實現(xiàn)不同空間之間的作用，從而對可能出現(xiàn)的一系列突發(fā)情況進行防范。盡管在道路工程當中，BIM 技術(shù)的應(yīng)用相對較為落后，但是有關(guān)從業(yè)者也一直在不斷的嘗試。對于運營維護過程當中的各種問題，也能夠基于實際情況得到有效的處理。在未來，還有較大的發(fā)展空間，通過借助BIM 技術(shù)的應(yīng)用形式，提升運營維護的整體效率。

2 BIM 技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用

將BIM 技術(shù)用于橋梁工程當中，能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁設(shè)計的優(yōu)化，也使得成本的控制能夠更具有效性。在此過程中，可以通過協(xié)同作業(yè)的形式，實現(xiàn)動態(tài)化的工程管控過程，能夠直接對質(zhì)量問題進行追蹤，將三維模型從二維轉(zhuǎn)換為更具多樣化和全面化的模擬形式。除了設(shè)計之外，還可以提供更多的解決方案，以提升管理模式的有效性，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)管理方式的局限性，提高整體的施工建設(shè)效率，也能夠更好的把控成本，提升工程建設(shè)的科學(xué)性。

2.1 設(shè)計階段

2.1.1 信息化模型

在設(shè)計的過程中，為了能夠優(yōu)化橋梁的設(shè)計方案，可以對各項參數(shù)進行編輯，構(gòu)建出三維的模型，更加直觀的了解橋梁建設(shè)后的形態(tài)。從二維、三維等空間,轉(zhuǎn)換為尺寸、外形等信息,能夠結(jié)合不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的屬性，對單一的某一個對象進行更改，使得模型整體具備關(guān)聯(lián)性，也使模型當中的相關(guān)信息的呈現(xiàn)方式更具專業(yè)性、全面性、系統(tǒng)性。

2.1.2 工程量計算

橋梁工程的工程量計算能夠直接決定工程的施工建設(shè)過程以及工藝建造的流程,但通過二維圖紙將信息截取，展開造價控制，有可能會出現(xiàn)較大誤差。而BIM 軟件能夠分析不同構(gòu)件的參數(shù)，從而掌握更加全面的信息，對軟件中的數(shù)據(jù)進行截取，更有利于工程量的計算。通過對定額和材料的實際統(tǒng)計，確認數(shù)量和種類，從而使得工程量的成本控制更具專業(yè)性。

2.1.3 利用BIM 進行建模

根據(jù)二維設(shè)計圖紙和國家及地方相關(guān)設(shè)計標準，采用BIM 技術(shù)建立橋梁的三維模型，所建立的三維模型具有可視化、協(xié)調(diào)、仿真、優(yōu)化和繪圖等優(yōu)點。同時，該模型反映了設(shè)計師的設(shè)計理念和工作成果及設(shè)計院交付成果的質(zhì)量和深度，能夠客觀地反映成果的質(zhì)量和水平。根據(jù)模型，對二維圖紙中的設(shè)計錯誤、信息不完整、設(shè)計描述錯誤等明顯問題形成報告，客觀評價二維圖紙的質(zhì)量，通過橋梁BIM 模型深化橋梁設(shè)計。

2.1.4 對比優(yōu)化方案

由于橋梁工程地質(zhì)、環(huán)境和人文的復(fù)雜性，選擇一個好的設(shè)計方案是非常重要的。傳統(tǒng)的二維設(shè)計方法是多人協(xié)同工作、專業(yè)分工的模式，是設(shè)計師通過二維圖紙表達三維結(jié)構(gòu)的形式，而缺乏結(jié)構(gòu)的三維模型，除了結(jié)構(gòu)表達不清外，往往還會出現(xiàn)圖紙錯誤，導(dǎo)致施工圖設(shè)計深度不足。BIM 技術(shù)提供了一個非常好的解決方案，三維模型不僅具有可視化、協(xié)調(diào)、仿真、優(yōu)化和繪圖等優(yōu)點，還可以集成各種專業(yè)BIM 模型，形成完整的BIM 模型，便于業(yè)主、監(jiān)理、施工、設(shè)計院通過BIM 模型共同審查設(shè)計圖紙?；贐IM 的圖紙會審在三維模型中進行，各工程構(gòu)件之間的空間關(guān)系一目了然，通過軟件的碰撞檢測功能，可以直觀地發(fā)現(xiàn)圖紙中不合理的部分，因此，BIM 模型的圖紙聯(lián)合審查是高效、準確的，能精準發(fā)現(xiàn)設(shè)計結(jié)果中存在的內(nèi)容缺失、表述不清、矛盾等問題，使各方及時提出問題、討論優(yōu)化方案。

2.1.5 信息管理

在橋梁工程的建設(shè)中，由于工程環(huán)節(jié)較多，施工過程較為復(fù)雜，在數(shù)據(jù)的控制和結(jié)構(gòu)多樣性的保護方面，也會擁有較大的難點。BIM 技術(shù)能夠以最為直觀的構(gòu)建形式，進行模擬管理，并整合相關(guān)資源，從而使可能出現(xiàn)的各種問題得到有效的解決。相關(guān)工作人員也能夠更好地支配費用，使得信息管理的過程更具可視化和合理性。

2.2 施工階段

應(yīng)用BIM 技術(shù)對施工現(xiàn)場展開管理，可以有效控制施工建設(shè)的進度，提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的風險問題，從而解決潛在的隱患?？紤]更加優(yōu)質(zhì)化的解決方案，避免施工建設(shè)時產(chǎn)生的各種沖突問題，有效地分配人力資源，做好成本的控制，從而避免延誤工期。通過把控施工建設(shè)的流程，優(yōu)化施工的順序，提高工程建設(shè)的效率，合理安排橋梁工程建設(shè)的形式，也使得工程建造的整體經(jīng)濟效益得到提升。橋梁工程施工的程序相對較為煩瑣，而且其涉及的領(lǐng)域眾多，施工建設(shè)的難度較大，危險系數(shù)較高，對于技術(shù)人員而言，施工建設(shè)的安全性倘若得不到保障，其自身的人身安全也會受到威脅。所以，除了利用施工技術(shù)人員自身的專業(yè)知識和經(jīng)驗之外，還需要引入更具高科技的應(yīng)用方式，降低施工建設(shè)的危險性。

在BIM 技術(shù)融入橋梁設(shè)計的過程中，可以通過對數(shù)據(jù)信息進行截取，優(yōu)化設(shè)計的方案，找到在設(shè)計圖紙中的不合理之處，從而與設(shè)計人員進行協(xié)商、解決，提高設(shè)計方案的優(yōu)越性，保障現(xiàn)場施工建造人員的人身安全，同時也使得施工建設(shè)的過程更具有效性。在開展施工建設(shè)的過程中，保持高質(zhì)量的施工狀態(tài)，獲得最終高效的橋梁工程建設(shè)結(jié)果，是施工建造人員的目標，在工程施工建造時，也需要在規(guī)定時間內(nèi)保證質(zhì)量地完成施工建造任務(wù)。通過借助BIM 技術(shù)的應(yīng)用手段，除了給技術(shù)人員提供幫助之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化管理的目的，通過統(tǒng)一每一個階段的管理目標，構(gòu)建三維立體模型，規(guī)劃管理的任務(wù)和建設(shè)的不同階段，從而降低工程建設(shè)的整體難度。倘若出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，也能及時與技術(shù)人員進行協(xié)調(diào)，達到信息高速共享以及規(guī)劃管理效率的提升等多種目的，從而保證在規(guī)定時間期限之內(nèi)，高質(zhì)量地完成施工建造的任務(wù)。

2.3 運維階段

BIM 技術(shù)的引入，為我國的橋梁工程建造帶來了徹底性的改變。在運營維護階段，通過使用BIM 技術(shù)，可以分析橋梁的相關(guān)數(shù)據(jù)，評估橋梁的使用壽命，降低管理的成本。目前，在運營維護階段使用BIM 技術(shù)的概率與范圍相對較為局限，通過分析BIM 技術(shù)在橋梁的運營維護階段如何進行深入分析與研究，能夠解決技術(shù)的難點，從而提高管控工作的效率。由于BIM 技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用并不成熟，所以相關(guān)從業(yè)者應(yīng)當努力提升BIM 技術(shù)的研發(fā)力度，從而使BIM技術(shù)更具適應(yīng)性，能夠廣泛應(yīng)用于運營維護階段，體現(xiàn)出技術(shù)的優(yōu)勢。

3 結(jié)語

綜上所述，通過將工程的建設(shè)形態(tài)以建模的方式，完成可視化過程，達到動態(tài)的呈現(xiàn)，以此來實現(xiàn)信息的共享，提高建筑工程和相關(guān)項目的建設(shè)效率。將BIM 技術(shù)應(yīng)用于道路橋梁工程中，能夠有效縮短工程建設(shè)的整體時間，提高相關(guān)工作的安全性、準確性、高效性，也更有利于進行資金的控制，使建筑相關(guān)工序得以順利進行。