公路工程建设及管理中的BIM技术应用研究

李艳

摘   要：在公路工程建设及管理中应用BIM技术可优化施工设计方案、建模并对公路工程的施工环节进行模拟。文章从公路工程建设及管理的全生命周期出發，分勘察设计阶段、施工阶段以及运维阶段对BIM技术的应用进行研究，为该技术在公路工程中的实际应用提供参考。

关键词：公路工程;建筑信息管理技术;勘察设计;施工;运维

在进行公路工程建设时，为了保证工程开展的安全性与高质量，顺利推动工程效益的增加，十分有必要采取相关措施，加强对施工过程的管理。作为现代信息技术发展的产物，建筑信息管理（Building Information Management，BIM）技术能够在很大程度上影响公路工程建设与管理的效果，其应用在不断发展中愈发广泛。基于此，文章对BIM技术在公路工程建设与管理中的应用进行研究，以期更好地实施工程建设与管理，节约成本，实现工程效益的提升。

1    公路工程建设与管理应用BIM技术的优势

1.1  利于施工方案的合理设计

BIM技术在公路工程中的应用有利于进行合理的公路施工投标方案设计，确保施工环节交底工作的质量，为实际的公路工程建设及其管理提供一个直观、明了的控制方案，大幅度提高工程施工效益。此外，BIM技术还具有可视化模拟功能，有助于施工人员开展分部与分段研究工作，将部分重要施工环节作为重点对象加以详细分析，加强细化设计研究，优化关键施工环节的质量，使所设计的施工方案与实际应用所需相符。

1.2  可建模并对公路工程的施工环节进行模拟

在实际的应用中，BIM技术能够根据施工中的三维资料以及实体施工建设资料等建立模型，结合施工现场的相关信息，对公路工程的建设、施工与管理过程进行模拟，帮助施工设计人员明确不足，采取措施实现对设计施工方案进行优化。除此之外，在建设与管理公路工程施工时，BIM技术还能对三维模拟同建模信息进行结合，对重复性作业予以规避，减少不必要的机械使用次数，节省人力成本支出以及大量的安装时间。

1.3  降低工程建设与协调管理的难度

在开展公路工程建设与管理工作时，BIM技术可以建立起各工区建设及管理工作的实时链接，为施工环节各方人员的沟通提供便利。应用BIM技术，工程建设及管理的进度排布会得到相应的优化，对不同施工工序之间交叉作业的出现以及施工作业的延误等状况予以避免，提高建设及管理工作质量，降低协调工作的开展难度。BIM技术能够帮助施工人员强化对施工工艺的认知，有利于对公路施工现场各类安全设施的安排作出合理的规划，通过对施工现场布置的模拟增强其安全性。

2    BIM技术在公路工程建设与管理中的应用

现有公路工程建设与管理的BIM应用技术还不够完善，要想直接设计出对工程全寿命周期全部用途予以涵盖的BIM模型，还需经历一定的时间。根据工程不同阶段模型应用的侧重点，需要对工程BIM模型进行分级，综合考虑模型的精度和信息深度等多方面因素，采用不同的建模软件和方法建立相应的环境与工程模型，这是BIM技术应用的重要特点之一。

2.1  前期准备设计阶段应用

前期的公路工程准备阶段主要包括工程可行性研究与设计两大环节，设计环节又包括初步设计与施工图设计。不同环节的工作有差异化的目的，对此，BIM技术的应用侧重点亦应有所区别。工程可行性研究环节是以路线布局为工作中心，利用BIM可视化，及时发现和调整路线布局中存在的线路错乱和环节遗漏。另外，还要加强施工图设计工作，做到整体路线方案完善和优化，以BIM技术中所具有的协同性及优化性特点为支持，大幅度降低设计中的工作量。

2.2  工程可行性环节应用

工程可行性分析需要论证公路工程项目是否可行，只有明确该项目确实具有可行性，才有可能进一步开展后续工作。作为线性工程，公路工程在施工过程中所涉及的施工范围很广泛，通过对地理环境条件的收集与分析，能够在一定程度上得出项目可行与否的判断结果，因而地理环境条件通常是一项必须考虑的因素。在公路工程建设与管理中，对BIM技术的应用要首先从建模开始，通过一系列的数据采集建立DEM/TIN模型，可以直观地展示施工或管理环境下所有地质地形等特征，为设计与施工人员提供便利与帮助，使其更好地规划路线布局与施工方案。在三维地面模型建立完成之后，进一步进行路线规划和选线方案模型的建立。利用BIM的仿真模拟技术进行可行性模拟计算，把复杂的工作进行结果的数据化和具体化，提高了工作效率，节省了人工时间。

2.3  设计环节应用

在公路工程的建设与管理工作设计时，应首先细化工程可行性分析环节所建立的三维地面模型，以小比例的DEM/TIN模型为基础，将外业勘测过程中所采集的数据输入进去，通过高精度的计算建立大比例DEM/TIN模型，便于以后进行平纵横线路的修改与升级就不用再次进行野外勘测，任何线路的变化都可以在DEM/TIN模型上随时得到相应的数据体现，能够保证勘察设计工作的科学性与人性化程度。其次，在该模型的应用下，得到的土石方量更接近于实际的填挖量。不同测量模型下的数据精度与效率对比情况如表1所示。

在应用BIM技术时，会将公路工程建设与管理中的道路模型进行3个细度等级的划分，以此为基础进行模型的建立：首先，建立线路整体模型，即工程可行性分析环节的整体线路二维模型;其次，建立简易的工程3D模型，整个模型按标段分开设计;最后，对简易3D模型进行优化和升级，精密细化后得到桥梁、道路等施工模型[1]。细度等级的划分能够降低设计所需工作量，优化设计质量，同时，对工程的施工组织计划进行整体到细部的分层次布置，奠定前期基础于后续施工管理工作的开展。

2.4  施工階段应用

施工阶段以工程项目的管理为重点，包括管理与优化项目施工进度以及管控项目建设所需物料等。BIM技术在工程项目施工阶段的方方面面均具有可应用性。例如静态模拟施工方案，BIM技术的可视化特点能够根据建筑周边环境的布局确定设备的最佳安装位置，减少不必要的辅助工具和设备，节省成本、完善对场地的规划程度[2]。此外，设计环节所完成的3D模型也能按照相应的施工时间节点或者位置信息划分成单独的模型段，更加方便、清楚地在计算机中动态模拟整个施工过程，便于管理和施工人员进行进度查看、资源调度和方案调整。同时，还能在施工前及时发现潜在的问题和缺陷，并进行对应的方案调整与优化，减少了错误开发概率和不必要的资源浪费，加速了整体工程的开发进度，全面提高了项目的管理水平与效率。

2.5  BIM的运维应用

在公路工程运维管理阶段，工作重点是对工程项目的日常养护及管理。建立一个以BIM技术为基础的运维平台，通过数据的直观展示对设备及工程质量进行监控，及时发现、解决问题并为维护方案提供全面的数据参考，节省了人工时间和成本，提高了维护效率，为决策工作的开展提供支持[3]。具体而言，平台对运维环节中的诸多信息系统进行统合，数字化处理所产生的全部信息，降低信息异构程度，进行分散存储。BIM模型中数字化信息系统集成使得整个运维过程具有可视性强、精确性高等优点，同时也提高了人机的交互性。

3    结语

计算机辅助技术的迅猛发展会对公路工程的设计方向产生不容忽视的影响，特别是BIM技术可称为工程建设行业的“革命”，将其在实际的设计环节加以应用，能够达到解决传统设计弊端、弥补不足的目的，具有良好的效用，值得在公路工程建设与管理中大力推广与应用。

[参考文献]

[1]李书锋.BIM技术在高速公路工程建设中的应用分析[J].交通世界，2018（25）：30-31.

[2]董君，王志赫.高速公路工程建设中对BIM技术的应用实践[J].公路工程，2017（4）：1-3，20.

[3]李冲.BIM技术在公路工程管理中的应用[J].交通世界，2016（17）：94-95.

Abstract：Applying BIM technology in highway engineering construction and management can optimize the construction design scheme， and can model and simulate the construction links of highway engineering. This paper starts from the whole life cycle of highway engineering construction and management， studies the application of BIM technology in survey and design stage， construction stage and operation and maintenance stage， and provides reference for the practical application of this technology in highway engineering.

Key words：highway engineering; building information management technology; survey and design; construction; operation and maintenance