淺析BIM技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

楊 明

(甘肅第一建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引 言

作為重要的基礎(chǔ)工程，道路工程在建設(shè)過程中不僅有較高的質(zhì)量要求，同時也要保障工程設(shè)計施工的合理性以及建設(shè)效率。不同的道路工程，其工程量差異相對較大，現(xiàn)階段道路工程在建設(shè)過程中需要考慮的因素相對較多，因此不論是在設(shè)計階段還是施工階段其整體建設(shè)難度都比較大，因此，需進(jìn)一步應(yīng)用相應(yīng)的信息技術(shù)提升各類數(shù)據(jù)的處理能力，確保工程建設(shè)各單位能夠進(jìn)行有效的信息同步和信息共享。BIM技術(shù)作為現(xiàn)代化工程建設(shè)中重要的輔助性工具其具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)分析以及模擬能力，上述功能對于道路工程，各階段建設(shè)工作均有重要意義，因此BIM技術(shù)直接影響著道路工程的整體建設(shè)質(zhì)量。深入分析BIM技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用情況有助于提升該技術(shù)的應(yīng)用深度，進(jìn)一步發(fā)掘相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢功能，這對于強(qiáng)化我國道路工程建設(shè)水平具有重要意義。

1 BIM技術(shù)特點分析

BIM是一種可應(yīng)用于多種基礎(chǔ)工程建設(shè)的信息化模型系統(tǒng)，該技術(shù)具備強(qiáng)大的可視化及模擬性特點，同時，該技術(shù)還具備數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)以及參數(shù)化顯示等各種功能。從可視化角度來看，BIM技術(shù)下相關(guān)工程設(shè)計內(nèi)容能夠以立體化形式真實的展現(xiàn)于使用者眼前，相較于傳統(tǒng)二維圖紙，三維模型能夠以更多角度審視設(shè)計內(nèi)容，也更容易明確工程各部分之間的相互關(guān)系，此外，可視化特征下，圖紙使用者能夠更好的理解設(shè)計意圖，確保正確應(yīng)用施工技術(shù)，保障工程質(zhì)量。而模擬性是BIM技術(shù)的另一大技術(shù)優(yōu)勢，BIM技術(shù)所能夠依靠不斷錄入工程相關(guān)參數(shù)來構(gòu)成三維模型，而且相關(guān)模型具備動態(tài)模擬功能，可以通過融入相應(yīng)的施工參數(shù)來模擬進(jìn)行施工作業(yè)，不僅可以通過該模擬過程了解當(dāng)前施工設(shè)計下的施工效率，同時也可明確施工成本以及施工合理性。另外作為信息化工程技術(shù)系統(tǒng)，BIM技術(shù)也具備強(qiáng)大的信息協(xié)調(diào)以及信息共享功能，各單位在進(jìn)行道路工程建設(shè)過程中，可使用同一模型體系，各方在進(jìn)行相關(guān)作業(yè)時，可互相了解相鄰工程的具體情況，這大大提升了設(shè)計配合和施工配合[1]。從整體上看，BIM技術(shù)能夠有效提升工程設(shè)計合理性、提高施工效率、強(qiáng)化施工質(zhì)量，而且利用其優(yōu)勢功能也可充分提升工程建設(shè)管理水平。

2 BIM技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

2.1 設(shè)計階段應(yīng)用

2.1.1 施工圖設(shè)計

在施工圖設(shè)計過程中應(yīng)用BIM技術(shù)能提升設(shè)計精度和設(shè)計效率。在施工圖設(shè)計過程中BIM技術(shù)能有效實現(xiàn)數(shù)字化模型分析，設(shè)計人員根據(jù)勘察結(jié)果決定具體的設(shè)計參數(shù)時，通過錄入相關(guān)數(shù)據(jù)來明確具體設(shè)計效果，設(shè)計人員根據(jù)當(dāng)前設(shè)計參數(shù)下形成的設(shè)計模型可及時發(fā)現(xiàn)不合理的設(shè)計內(nèi)容，積極調(diào)整設(shè)計參數(shù)。BIM技術(shù)形成的工程模型既能夠直接展示當(dāng)前工程的幾何信息同時也能夠從多角度顯示工程的非幾何內(nèi)容。在道路工程設(shè)計過程中，路線設(shè)計、橫斷面設(shè)計、縱斷面設(shè)計以及地形分析設(shè)計等都是重點設(shè)計內(nèi)容，在應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行上述設(shè)計時不僅可以單獨明確相應(yīng)設(shè)計內(nèi)容在工程中的呈現(xiàn)情況同時也可將各設(shè)計重點組合在一起，形成較為完整的道路工程模型并根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，不斷對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整[2]。

2.1.2 路線方案設(shè)計

路線方案是道路工程的基礎(chǔ)設(shè)計工作，而路線方案設(shè)計與多方面因素有關(guān)，首先設(shè)計人員要深入了解道路建設(shè)區(qū)域的地形情況，根據(jù)既定設(shè)計目標(biāo)先確認(rèn)道路中心線，道路中心線決定了道路的具體位置和走向情況，在初步設(shè)定好中心線后，將相關(guān)參數(shù)引入BIM模型中，形成模擬中心線，根據(jù)模擬中心線在模型中的具體表現(xiàn)，進(jìn)一步調(diào)整中心線參數(shù)，最終形成由多段線組成的道路路線設(shè)計模型。最后在軟件中選中相應(yīng)的中心線并為其編輯名稱，使中心線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的道路路線方案，確保路線名稱準(zhǔn)確，并且融入相應(yīng)的路線標(biāo)簽，最終明確相應(yīng)的路線樣式和路線方案[3]。

2.1.3 地下管線協(xié)調(diào)設(shè)計

道路工程建設(shè)涉及大范圍的路基開挖，這對于道路工程周邊區(qū)域地下管線有直接影響，因此在設(shè)計過程中需要全方位了解道路工程相關(guān)區(qū)域地下管線情況，做好相應(yīng)的管線協(xié)調(diào)設(shè)計。由于當(dāng)前城市發(fā)展建設(shè)速度相對較快，因此其地下管網(wǎng)相對復(fù)雜，不同類型管線分布較為密集而且數(shù)量相對較多。比較常見的包括給排水管線、供熱管線、電力管線、燃?xì)夤芫€等，按照相關(guān)管線與道路工程之間的位置關(guān)系，又可將與該工程有相互影響的管線分為沿線管線、橫向過路管線等。以某道路工程為例，通過管線勘查工作明確了該道路工程建設(shè)區(qū)域有如下幾類管線，分別為φ1 800雨水管線，110 kV市政供電線路、220 kV市政供電線路、φ1 200燃?xì)夤芫€、φ700及φ300給水管線、φ450/φ600/φ1 000污水及雨水管線[4]。由于涉及的管線種類相對較多且分布較為復(fù)雜，因而在設(shè)計過程中充分利用BIM技術(shù)進(jìn)行地下管線協(xié)調(diào)，借助BIM技術(shù)良好的信息整合能力通過電力部門、水利部門、燃?xì)獠块T進(jìn)行深入溝通，獲取相應(yīng)的管線設(shè)計參數(shù)將之整合錄入到BIM系統(tǒng)當(dāng)中，通過精確定位來形成相應(yīng)的地下管線模型，在設(shè)計過程中通過動態(tài)調(diào)整道路參數(shù)來模擬道路與管線之間的影響情況，在充分了解各種不同類型地下管線坐標(biāo)及管徑等參數(shù)的基礎(chǔ)上，動態(tài)調(diào)整既定設(shè)計方案，確保設(shè)計內(nèi)容不與地下管線產(chǎn)生不利的相互影響。

2.1.4 碰撞檢查

碰撞檢查是指將各子工程設(shè)計內(nèi)容整合為一個整體，通過靜態(tài)或動態(tài)模型實驗來檢查各子工程或各個構(gòu)件之間是否存在沖突問題。某高架工程在進(jìn)行碰撞檢查時發(fā)現(xiàn)位于起始點370 m處的排水管線與下方鋼筋結(jié)構(gòu)存在交叉碰撞的問題，而下方鋼筋結(jié)構(gòu)按照設(shè)計要求，其相互間距應(yīng)在7～10 cm之間，但由于排水管線與其交叉碰撞，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)排水管線下方鋼筋結(jié)構(gòu)間距僅為3 cm，小于設(shè)計規(guī)范中的最小值，后續(xù)通過調(diào)整排水管線位置及角度妥善解決了上述問題，保障了設(shè)計精度[5]。

2.2 施工階段應(yīng)用

2.2.1 圖紙會審

圖紙會審工作是施工前施工技術(shù)人員明確設(shè)計情況，了解設(shè)計意圖的重要工作，同時在圖紙會審工作中也能夠發(fā)現(xiàn)當(dāng)前施工圖設(shè)計中存在的一系列問題，有助于提升設(shè)計合理性和合規(guī)性。傳統(tǒng)二維圖紙會審受限于圖紙展示能力，圖紙會審工作往往不能全方位了解設(shè)計意圖和設(shè)計內(nèi)容，不能充分發(fā)揮圖紙會審的工作價值[6]。BIM技術(shù)所形成的三維立體模型用于圖紙會審工作能夠更為全面更為直觀的展示設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計參數(shù)，這有助于發(fā)現(xiàn)當(dāng)前設(shè)計下的各類問題。舉例來講，在某道路工程圖紙會審工作中，由于應(yīng)用了BIM技術(shù)因此采用了三維模型會審的形式，在會審過程中施工技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)在某管道開槽設(shè)計參數(shù)標(biāo)定上，原始設(shè)計參數(shù)將開槽坡度設(shè)置為1：3，而按照設(shè)計規(guī)范，此處開槽邊坡坡度應(yīng)控制在1：0.67，此外BIM模型參數(shù)上人行道地磚厚度為7 cm，而根據(jù)初期設(shè)計要求，人行道地磚厚度應(yīng)為5 cm。上述問題反饋至設(shè)計部門后經(jīng)核定為數(shù)據(jù)標(biāo)定錯誤，調(diào)整后滿足施工條件[7]。如采用二維平面圖紙進(jìn)行會審，諸如開槽邊坡坡度以及人行道地磚厚度之類的細(xì)節(jié)性參數(shù)問題很難被發(fā)現(xiàn)，由此也可明確BIM技術(shù)應(yīng)用于圖紙會審中的優(yōu)勢。

2.2.2 進(jìn)度及成本管控

BIM技術(shù)在道路工程施工過程中可充分發(fā)揮進(jìn)度管理和成本管控作用，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠動態(tài)掌握不同子工程的施工效率及當(dāng)前施工進(jìn)度，例如各子工程按照整體施工進(jìn)度要求應(yīng)在12個工作日內(nèi)完工，而當(dāng)前各子工程已動工4 d，通過BIM系統(tǒng)明確了各子工程工程量為40，而當(dāng)前已完成量為14.2，完成度為35.5 %，施工效率滿足相應(yīng)的進(jìn)度要求[8]。而在成本管控方面，BIM系統(tǒng)能夠充分展示子工程的各項材料消耗情況，同時也能夠明確相應(yīng)的設(shè)備應(yīng)用情況以及人力資源應(yīng)用情況，尤其是能夠提示當(dāng)前各項施工材料的庫存量，根據(jù)系統(tǒng)指出的完工程度以及施工材料庫存量可以計算相應(yīng)子工程是否存在材料消耗速率異常等問題，通過這些內(nèi)容可以實現(xiàn)更為精確的成本管控，最大限度控制施工成本。

2.2.3 基于BIM技術(shù)的信息共享管理

道路工程在建設(shè)過程中，各不同子工程在施工過程中需要較高的配合度，同時很多道路工程其不僅涉及路面工程、路基工程、管線工程，同時也涉及橋梁工程、隧道工程等，因此多工程協(xié)同配合是保障道路工程整體建設(shè)質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，既往施工作業(yè)過程中，各施工單位和施工小組對相鄰工程的施工進(jìn)度和其他施工情況掌握度比較差，因此在子工程配合的過程中存在諸多問題，應(yīng)用BIM技術(shù)后，施工單位能夠在統(tǒng)一的信息化工程體系內(nèi)共享各施工小組的施工信息，這樣既能夠?qū)崿F(xiàn)同步的信息交流，同時也能夠更好地了解相鄰工程對于本工程的建設(shè)要求，保障相鄰工程妥善對接。而且在相鄰工程出現(xiàn)參數(shù)變動后，由于使用統(tǒng)一的信息體系，相鄰工程能夠同步獲取相應(yīng)的修改參數(shù)，并結(jié)合對接要求對本工程相關(guān)施工內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，這極大的提高了道路工程不同施工部門之間的配合度。

2.2.4 施工方案模擬及技術(shù)交底

BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)施工模擬，在完全了解相應(yīng)施工圖設(shè)計的前提下將各項參數(shù)輸入到施工模型之中，即可開啟施工方案模擬，依托這一技術(shù)，施工單位可以詳細(xì)了解當(dāng)前施工圖設(shè)計所能達(dá)到的施工效果，同時也可以在模擬施工的過程中發(fā)現(xiàn)各項技術(shù)或人員組織方面的問題，可以根據(jù)模擬結(jié)果調(diào)整施工方案和施工組織形式，最大限度提升施工效率，保障施工安全。此外對于一線施工人員而言，傳統(tǒng)二維平面圖紙的技術(shù)指引性相對較差，依靠此類圖紙進(jìn)行技術(shù)交底，會導(dǎo)致企業(yè)施工技術(shù)認(rèn)知程度較低，而通過三維立體模型來進(jìn)行技術(shù)交底，可以使一線施工人員更直觀地了解到相應(yīng)的施工技術(shù)，確保施工中應(yīng)用正確的施工技術(shù)，提高施工質(zhì)量。

2.3 運維階段應(yīng)用

對于道路工程而言，在建設(shè)完畢后，想要最大限度提升運行質(zhì)量、延長工程壽命，就必須做好相應(yīng)的運維工作。BIM系統(tǒng)能夠根據(jù)相應(yīng)的工程設(shè)計清楚的顯示道路整體情況，在進(jìn)行周期性養(yǎng)護(hù)工作時，每次工作后都將獲取到的相關(guān)信息錄入到系統(tǒng)當(dāng)中，包括當(dāng)前道路存在的病害問題、相應(yīng)的處理方案以及處理效果等，這樣能夠使運維人員更好地掌握道路工程當(dāng)前運行狀態(tài)，通過道路樁號即可精確查詢道路不同位置的病害情況，當(dāng)工作人員想要了解某道路工程當(dāng)前整體狀態(tài)時就可通過系統(tǒng)輸入相應(yīng)的工程代碼，調(diào)取當(dāng)前道路工程的病害資料及修補(bǔ)作業(yè)記錄，例如輸入樁號K200.400，工作人員就可了解到該位置曾在2021年5月17日檢查過程中發(fā)現(xiàn)路面開裂問題，于2021年5月19日采用噴灑瀝青撒料壓入的方式進(jìn)行表面處理，現(xiàn)已恢復(fù)正常使用[9]。BIM系統(tǒng)既能夠指明病害位置，同時也能夠顯示準(zhǔn)確的檢修時間以及維護(hù)修補(bǔ)方法，進(jìn)一步提升了運維進(jìn)度和運維質(zhì)量。

3 結(jié) 語

BIM技術(shù)在道路工程建設(shè)過程中，應(yīng)用范圍較廣，且在各個方向均能取得較好的應(yīng)用效果，該文對其具體應(yīng)用情況進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望所述內(nèi)容能夠進(jìn)一步強(qiáng)化我國道路工程整體建設(shè)質(zhì)量。