BIM技術在高速公路設計施工一體化中的應用

中圖分類號 U412 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）08-0095-03

0 引言

高速公路作為國家重要交通要道，是交通運輸建設基礎設施，高速公路建設質量、效率以及成本等，與社會經(jīng)濟發(fā)展存在著密切聯(lián)系，對民生發(fā)展起著重要作用。隨著信息技術不斷發(fā)展，將現(xiàn)代化信息技術應用到高速公路建設與發(fā)展中具有重要意義。通過采用BIM技術對高速公路進行一體化設計施工，能夠提升高速公路的整體施工效率。基于此，該文主要對BIM技術在高速公路設計施工一體化中的應用進行分析。

1" "BIM技術概述

1.1 BIM技術內(nèi)涵

BIM（BuildingInformationModeling）技術，是指建筑信息模型技術，以三維數(shù)字技術為主的模型工具，通過數(shù)字化手段重構建筑行業(yè)的工作模式。BIM以建筑工程全生命周期數(shù)據(jù)為基礎，通過三維數(shù)字技術構建包含幾何形狀、材料屬性、成本進度等多維信息的動態(tài)模型[]。涵蓋規(guī)劃、設計、施工、運維直至拆除的全流程管理，實現(xiàn)物理與功能特性的數(shù)字化表達，對于提升建設施工效率具有極其重要的作用。

1.2 BIM技術在高速公路設計施工一體化中的應用價值

在高速公路設計施工一體化中，將BIM技術應用到高速公路設計施工中具有重要的應用價值。具體表現(xiàn)為：

（1）提高項目設計效率和質量：通過采用BIM技術，能夠在設計階段提高高速公路設計師的設計效率。采用該技術能夠以三維形式直觀地體現(xiàn)高速公路的路線、橋梁、隧道等情況，便于設計和分析高速公路的橋梁結構以及隧道斷面等特征，使設計師在設計階段及時發(fā)現(xiàn)問題，并解決相關問題[2]。

（2）優(yōu)化施工方案：在施工過程中采用BIM模型，能夠提高施工單位的施工效率。采用該技術模擬施工的全過程，有利于在施工前發(fā)現(xiàn)潛在的風險和問題，提前制定預防措施。采用BIM技術能夠對施工各參數(shù)進行精確計算，對工程量、成本等進行估算，提高預算管理效率，對資源進行有效管理，從而降低施工成本。

（3）提高項目協(xié)同能力：BIM平臺在高速公路設計與施工過程中，能夠起到信息共享的作用，促進項目設計團隊、施工團隊以及監(jiān)管團隊直接的溝通與協(xié)作效率。在該技術的作用下，能夠實時獲取項目建設的效率、進度、投資等情況，使項目得到精確管理。

（4）實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標：采用BIM技術時，可以與地理信息系統(tǒng)（GIS）以及環(huán)境評估等工具進行協(xié)同使用，在設計高速公路項目過程中，利用其他工具能夠對周圍環(huán)境進行模擬，使設計師結合周圍環(huán)境、地理特征等設計更加合理的施工方案[3]。

2 BIM技術在召夸至瀘西高速公路設計施工一體化應用案例

2.1召夸至瀘西高速公路工程概述

召夸至瀘西高速公路項目位于云南省滇東南地區(qū)，是滇中城市經(jīng)濟圈“十三五”高速公路網(wǎng)建設規(guī)劃中的重要環(huán)節(jié)之一，該路段主要連接曲靖、陸良、瀘西等地。項目起于陸良縣召夸，接G78汕昆高速公路曲靖至召夸段擴建工程，止于瀘西縣白水鎮(zhèn)，并與擬建的瀘西至彌勒段高速公路相互連接。召夸至瀘西高速公路全線設4處收費站、1處服務區(qū)、1處監(jiān)控分中心、1處養(yǎng)護工區(qū)、1處路政中隊、1處隧道變電所。該項目重點以提升公路運營管理水平、完善區(qū)域交通網(wǎng)絡為設計目標。該項目按雙向六車道高速公路標準建設，設計速度 1 0 0 k m / h ，路基寬度 3 3 . 5 m ，橋涵設計汽車荷載等級采用公路-I級，路線全長 3 2 . 2 1 0 k m 。

2.2高速公路設計施工一體化BIM模型建立

在召夸至瀘西高速公路項目中，根據(jù)項目設計施工圖紙以及施工工程要求，在開展高速公路設計與施工過程中，基于BIM技術，搭建詳細的召夸至瀘西高速公路設計施工一體化BIM模型。其中，該模型中主要包括道路、橋梁、隧道、路基、路面、排水、路線交叉、服務區(qū)、管理站、收費站等所有關鍵元素，為后續(xù)開展設計施工提供重要的參考。

2.3基于BIM一體化平臺應用情況

（1）多級別一體化項目管理

利用BIM一體化平臺中多級別一體化項目管理功能進行一體化管理。在本功能中，主要分為三級管理，包括場地勘測、BIM設計、施工管理。第一級為場地勘測，利用衛(wèi)星圖片、無人機影像等對項目的整體情況進行了解，并繪制地形圖，結合衛(wèi)星數(shù)據(jù)等進行有效設計，搭建三維實景模型圖，繪制三維地質圖。第二級為BIM設計，主要包括場景建筑模型、道路設計模型、機載激光點云、橋梁設計模型等。第三級為施工管理，主要包括施工設備和仿真模型，項目結合樹和編碼，項目組織和人員架構，跨平臺項目管理數(shù)據(jù)等[5]。具體多級別一體化項目管理流程如圖1所示。

（2）BIM信息集成管理

在BIM信息集成管理中，將項目所有周期中信息都整合到BIM模型中，能有效實現(xiàn)信息的集成管理與共享，為項目決策提供有力支持。利用BIM平臺建成高速公路項目問題庫，對整個項目工程設計和施工過程中存在的問題進行整合，并建立問題提出、問題分析、問題執(zhí)行以及問題審查等一體化管理程序，有效消除項目在建設過程中存在的安全問題。在開展BIM信息集成管理時，將項目工程的質量檢測報告數(shù)據(jù)、質量檢測中存在的安全問題與BIM模型相互關聯(lián)，通過利用三維可視化平臺，對各種問題進行模擬，可提高BIM信息集成管理效率。

（3）三維可視化設計

結合GIS管理平臺，開展三維可視化設計工作。結合地理信息系統(tǒng)提供相關參數(shù)，利用BIM模型三維可視化功能，展示項目工程設計效果，使整體項目更加直觀有效提高設計質量。利用BIM模型，采用不同顏色區(qū)分不同場景，使道路、橋梁、隧道、路基、路面、排水、路線交叉、服務區(qū)、管理站、收費站等通過三維可視化設計更好體現(xiàn)在整體設計中，可以更加直觀顯示項自在建設施工過程中需要注意的問題以及需要把控的細節(jié)，可以為施工方案的制定提供重要指導[7]。

（4）碰撞檢測和設計方案優(yōu)化

基于BIM模型對高速公路設計施工開展碰撞檢測，利用三維模型對其進行空間分析模擬高速公路項目中各個構件在實際空間中所處位置，檢測構件間是否存在物理沖突。通過BIM模型能夠有效識別和標記可能出現(xiàn)碰撞位置，為設計團隊提供更加有效參考。在開展碰撞檢測過程中，BIM模型能夠有效模擬道路與橋梁之間的幾何關系和位置情況，檢測兩者之間是否存在沖突，避免在施工過程中發(fā)生碰撞現(xiàn)象。檢測隧道與周邊結構碰撞情況，避免隧道與周邊環(huán)境存在碰撞風險。采用BIM模型還能有效檢驗交叉口之間的碰撞情況。通過利用BIM模型能夠對碰撞檢測結果進行分析，并為項目設計團隊提供方案優(yōu)化策略，改進設計方案，提高整個項目設計安全性。

（5）基于BIM技術開展虛擬施工應用

在項目工程建設中，設計人員采用BIM可視化技術能夠有效對施工情況進行模擬。在虛擬施工過程中，對項目工程施工多次搭建三維模型，并組裝虛擬施工環(huán)境，對施工工序進行設計，根據(jù)當前的施工進度計劃與實際進度計劃進行模擬?；贐IM技術開展虛擬施工應用，便于監(jiān)理單位、建設方以及工程管理人員觀察道路施工情況，分析因設計變更、突發(fā)事件、氣候環(huán)境因素等外界因素影響，導致施工進度滯后的問題和原因，有效排除各種風險問題?；贐IM技術開展虛擬施工應用，對施工工序、工法實現(xiàn)可視化分析，通過推演實際的施工過程，搭建施工模擬動畫等，對重點施工項目進行模擬，提高施工人員施工能力，掌握重難點路段施工流程和方法，確定最優(yōu)施工方案。如圖2所示，為基于BIM技術虛擬施工方案優(yōu)化流程圖。

（6）施工現(xiàn)場布置和優(yōu)化

在設計BIM模型基礎上，結合GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對召夸至瀘西高速公路項目工程進行三維場地布置。通過采用BIM技術對施工現(xiàn)場布置和優(yōu)化，能利用項目管理系統(tǒng)準確分析和反映項目工程施工現(xiàn)場路線以及位置分布情況，并采用電子沙盤形式，系統(tǒng)分析施工現(xiàn)場布置合理性。結合施工現(xiàn)場布置合理性分析情況，可以通過三維模擬方式以可視化的形式向項目管理人員提供施工場地BIM微觀模型分析依據(jù)，使項自設計和管理人員利用虛擬三維空間，對施工現(xiàn)場進行合理的布置和優(yōu)化，提高施工項目質量和效率。

（7）環(huán)境影響評估

BIM模型能精確模擬高速公路項目三維空間形態(tài)，并進一步分析召夸至瀘西高速公路項目工程對周邊環(huán)境造成的具體影響，比如分析項目工程對土地影響，對周圍環(huán)境水文循環(huán)改變情況以及可能產(chǎn)生生態(tài)破壞風險等[8.9]。采用BIM模型，根據(jù)整個項目設計參數(shù)、施工材料以及施工工藝等，利用三維可視化方式對項目周圍環(huán)境影響進行分析，便于結合相關環(huán)境影響評估結果，設計更加有效施工方案。根據(jù)表1所示，采用BIM技術能對夸至瀘西高速公路項目工程的環(huán)境影響情況進行有效評估，例如將路段徑流事故收集池池體容積等設計到BIM模型中，能夠得到具體的路段徑流事故收集池池體容積及設置情況。

3總結

綜上所述，該文以召夸至瀘西高速公路為例，將BIM技術應用到高速公路設計施工中，分別開展多級別一體化項目管理、BIM信息集成管理、三維可視化設計、碰撞檢測和設計方案優(yōu)化等應用，有效提高項目設計效率，優(yōu)化施工方案，提高項目整體協(xié)同能力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。未來將持續(xù)開展關于BIM技術在高速公路領域的應用研究，為高速公路設計施工提供更加有效的技術支持，促進我國交通基礎建設發(fā)展。

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