BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的實(shí)踐

金柏祥

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2109-5042-3029

摘? 要：現(xiàn)階段，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平持續(xù)發(fā)展，為我國(guó)公路工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展帶來(lái)了較大機(jī)遇，相應(yīng)的行業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也逐漸激烈。在這一環(huán)境下，公路工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域更應(yīng)將重點(diǎn)放在創(chuàng)新與提升上。公路設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用逐漸廣泛，并且在其不斷的實(shí)踐應(yīng)用研究下，相應(yīng)的配套技術(shù)也逐漸成熟，在公路設(shè)計(jì)建設(shè)中發(fā)揮了較大作用。該文重點(diǎn)對(duì)BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的實(shí)踐進(jìn)行探討，從BIM技術(shù)的特點(diǎn)入手，重點(diǎn)分析公路設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)? 公路? 設(shè)計(jì)? 實(shí)踐

中圖分類號(hào)：U412? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）09（a）-0049-03

Practice of BIM Technology in Highway Design

JIN? Baixiang

（Lanzhou Bowen College of Science and Technology， Lanzhou， Gansu Province， 730000 China）

Abstract： At this stage， the sustainable development of China's social and economic level has brought great opportunities for the development of China's highway engineering design field， and the corresponding competition among industries is becoming increasingly fierce. In this environment， the field of highway engineering design should focus on innovation and improvement. BIM technology application in highway design is gradually widespread， and under its continuous practice application research， the corresponding supporting technology is also gradually mature， it has played an important role in highway design and construction. This paper focuses on the practice of BIM technology in highway design， starting from the characteristics of BIM technology， focusing on the specific application of BIM technology in highway design for reference.

Key Words： BIM technology; Highway; Design; Practice

公路工程施工環(huán)節(jié)，對(duì)設(shè)計(jì)以及技術(shù)方面的要求較高，公路標(biāo)準(zhǔn)也在逐漸提升，更需要先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)支持，在公路設(shè)計(jì)中引入BIM技術(shù)，能夠進(jìn)一步優(yōu)化公路設(shè)計(jì)工作，使得實(shí)際方案更為合理。公路設(shè)計(jì)領(lǐng)域也逐漸發(fā)現(xiàn)該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，逐漸加大此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，已取得較好的應(yīng)用成效。該文就此技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析，具體如下。

1? BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM技術(shù)的全稱為建筑信息模型，技術(shù)原理為：以建筑工程的信息數(shù)據(jù)為主要依據(jù)，構(gòu)建數(shù)字模型，構(gòu)建出的模型屬于一級(jí)仿真模型，能夠客觀地、真實(shí)地反映出建筑工程的實(shí)際狀態(tài)。當(dāng)前，此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在較多領(lǐng)域應(yīng)用，因?yàn)槠渲邪^多方面的技術(shù)，也被廣泛應(yīng)用于公路工程中[1]。

BIM技術(shù)主要具備以下特點(diǎn)：第一，可視化。這一特點(diǎn)會(huì)在公路工程設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)發(fā)揮出較大的作用，在開(kāi)展公路工程設(shè)計(jì)與施工相關(guān)工作時(shí)，會(huì)涉及較多方面的內(nèi)容，此項(xiàng)技術(shù)的可視化特點(diǎn)，會(huì)全方位地展現(xiàn)出公路設(shè)計(jì)情況，對(duì)于公路設(shè)計(jì)整體質(zhì)量及性能提升意義重大。第二，模擬性。這屬于BIM技術(shù)的一個(gè)特殊性質(zhì)，進(jìn)行公路設(shè)計(jì)時(shí)，可以模擬出具體模型，并且還可以進(jìn)行模擬操作。第三，協(xié)調(diào)性。這一特點(diǎn)主要指的是，進(jìn)行公路設(shè)計(jì)時(shí)此項(xiàng)工作能夠促進(jìn)各項(xiàng)工作的良好配合，可以有效地提升設(shè)計(jì)效果。第四，優(yōu)化性。公路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步優(yōu)化，在對(duì)設(shè)計(jì)方案的不斷改進(jìn)下，獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。第五，可出圖性。BIM技術(shù)能夠按照不同的設(shè)計(jì)需求加工圖紙，例如設(shè)計(jì)方案圖紙或者工程構(gòu)配件圖紙等，進(jìn)而更好地滿足工程建設(shè)需求。

2? BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的實(shí)踐

2.1 項(xiàng)目立項(xiàng)階段BIM技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于公路工程而言，在其立項(xiàng)準(zhǔn)備階段，需要進(jìn)行項(xiàng)目工程的可行性分析，相關(guān)工作人員應(yīng)開(kāi)展項(xiàng)目可行性論證，同時(shí)明確工程線路的走向、各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及具體的施工方案等，并做好前期準(zhǔn)備工作[2]。所以在立項(xiàng)階段，可以通過(guò)BIM技術(shù)集成地理信息系統(tǒng)中存在的三維可視化模式，更為直觀、立體地對(duì)公路工程設(shè)計(jì)加以反映。在BIM技術(shù)的良好應(yīng)用下，建立相關(guān)模型前，需要收集并整理一些較為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)信息，包括公路所在區(qū)域的路網(wǎng)信息、地理環(huán)境信息、社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況等，這些數(shù)據(jù)整理完畢后，以此為主要的依據(jù)，建立路網(wǎng)三維模型。這一過(guò)程中，還應(yīng)模擬并預(yù)測(cè)公路工程的交通量，確定公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及價(jià)值，確定出初期的公路設(shè)計(jì)線路，基于GIS下進(jìn)行空間分析，最終決定出公路線路走向。

2.2 公路設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)的應(yīng)用

在公路設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)進(jìn)行建模處理具體包括以下環(huán)節(jié)。

2.2.1 地形圖處理

一般而言，公路工程施工道路會(huì)有兩種形式的地形圖，分別是三維地形與二維地形。其中，三維地形的主要特點(diǎn)是：實(shí)際高程由圖形中標(biāo)注的高程點(diǎn)標(biāo)高表示;而二維地形主要的特點(diǎn)為：圖形中高程點(diǎn)實(shí)際高程為零，實(shí)際高程需要在高程點(diǎn)旁邊標(biāo)注。工作開(kāi)展過(guò)程中，工作人員要將圖層管理器打開(kāi)，除去高程點(diǎn)，反向選取其余全部圖層，并進(jìn)行凍結(jié)處理，隨后通過(guò)“創(chuàng)建曲面命令”，對(duì)操作對(duì)象進(jìn)行選取，并點(diǎn)擊確定按鈕，在軟件中找到“曲面圖形菜單”這一選項(xiàng)，點(diǎn)擊工具欄，基于圖形對(duì)象上，單擊右鍵選擇“添加”選項(xiàng)，隨后會(huì)有對(duì)話框彈出，選擇“塊”，確定即可，最后選取所有高程點(diǎn)后，回車，完成曲面創(chuàng)建，相關(guān)管理人員可以通過(guò)查看器，對(duì)創(chuàng)建圖像進(jìn)行查看。

2.2.2 道路中心線設(shè)計(jì)

公路設(shè)計(jì)過(guò)程中，中心線是一個(gè)較為基本的要素。基于建設(shè)要求下進(jìn)行公路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)中心線，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)BIM技術(shù)，擬合規(guī)劃中確定的線位，同時(shí)根據(jù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)公路設(shè)計(jì)中的基本要素進(jìn)行調(diào)整，包括中心線長(zhǎng)度以及曲線半徑等[3]。工作開(kāi)展環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員在地形圖中插入確定好的中心線，隨后將其向多段線進(jìn)行轉(zhuǎn)換，查找線路菜單下相應(yīng)選項(xiàng)，進(jìn)行目標(biāo)中心線選取，同時(shí)在軟件鎖彈出的對(duì)話框中，將路線標(biāo)簽、樣式以及名稱輸入其中，點(diǎn)擊確定按鈕，最終完成中心線設(shè)計(jì)工作。

2.2.3 公路橫縱斷面設(shè)計(jì)

首先，在Civil3D程序下設(shè)計(jì)公路橫斷面，需要體現(xiàn)出動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)這一特性，公路橫斷面會(huì)隨著其他設(shè)計(jì)要素的變化而變化，確保公路模型實(shí)時(shí)更新，主要的操作流程如圖1所示。

其次，公路縱斷面設(shè)計(jì)，進(jìn)行此項(xiàng)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，一般會(huì)利用BIM技術(shù)中的縱斷面設(shè)計(jì)功能，主要會(huì)經(jīng)過(guò)以下步驟：步驟一，編制;步驟二，生成原地面線;步驟三，繪制;步驟四，拉坡線。進(jìn)行拉坡線繪制時(shí)，應(yīng)與具體要求相結(jié)合，對(duì)曲線參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，確保所有設(shè)計(jì)要求均得以滿足，將其存儲(chǔ)為豎曲線文件。相關(guān)設(shè)計(jì)及人員，需要對(duì)豎曲線文件以及原地面線文件進(jìn)行調(diào)用，從而生成最終的公路縱斷面設(shè)計(jì)圖?，F(xiàn)階段，進(jìn)行公路設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)Civil3D程序能夠有效將設(shè)計(jì)步驟簡(jiǎn)化，通過(guò)點(diǎn)擊“從曲面創(chuàng)建縱斷圖”，能夠直接生成地面線，同時(shí)當(dāng)中心線發(fā)生改動(dòng)后，地面線相關(guān)參數(shù)會(huì)隨之自動(dòng)更新，有效降低設(shè)計(jì)成本。

2.3 工程量統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用

利用BIM技術(shù)建模完成后，可以根據(jù)樁號(hào)自動(dòng)生產(chǎn)相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，其格式輸出可以有不同的文件類型，例如XLS、DOC以及DNF等，能夠保證設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率得以進(jìn)一步提升。某公路工程中，進(jìn)行填挖方工程量計(jì)算時(shí)，分別用傳統(tǒng)的計(jì)算方式與BIM軟件進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)果見(jiàn)表1，可以看出，兩種計(jì)算方式所獲得的結(jié)果具備較大差異，BIM軟件計(jì)算更為精準(zhǔn)。

2.4 公路設(shè)計(jì)安全優(yōu)化中BIM的應(yīng)用

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，需要詳細(xì)計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)，還要通過(guò)量化分析的方式，判斷運(yùn)行速度計(jì)算與確定的協(xié)調(diào)性。在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，會(huì)在三維空間中，動(dòng)態(tài)模擬出車輛運(yùn)行狀態(tài)，從而更為直觀地觀察運(yùn)行速度變化下會(huì)造成的影響[4]，找出設(shè)計(jì)以及運(yùn)行速度存在較大差異的路段，從而在此依據(jù)下更好地開(kāi)展公路線形設(shè)計(jì)，確保線形的均衡性以及連續(xù)性。以往分析評(píng)價(jià)公路安全情況時(shí)，通常會(huì)按照運(yùn)行速度獲得的計(jì)算結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析，忽略了沿線環(huán)境可能導(dǎo)致的不良影響，而在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，會(huì)構(gòu)建與沿線情況相同的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化模擬，找出其中可能存在的安全隱患，更好地開(kāi)展安全評(píng)價(jià)工作，降低風(fēng)險(xiǎn)[5-7]。

3? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)作為三維建模技術(shù)，其存在較大的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)今在各個(gè)行業(yè)中得以廣泛應(yīng)用，特別是在公路設(shè)計(jì)中，已經(jīng)獲得較好的應(yīng)用成效，在項(xiàng)目立項(xiàng)階段、公路設(shè)計(jì)階段、工程量統(tǒng)計(jì)、公路設(shè)計(jì)安全優(yōu)化等方面進(jìn)行應(yīng)用，具備明顯優(yōu)勢(shì)。因此，需要加大對(duì)于公路設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐的研究力度，確保此項(xiàng)技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中作用的真正發(fā)揮。

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