BIM技术在道路工程设计中的应用分析

2021-04-03高兵勇

城市建设理论研究（电子版） 2021年10期

高兵勇

湖北建科国际工程有限公司湖北武汉 430000

道路工程是我国社会建设中的基础工程，因此必须保证道路工程建设质量能够达到国家标准需求。BIM技术在道路工程设计中的应用，在很大程度上提高了道路工程设计水平，使设计方案更加科学合理，且通过BIM技术的多项优势，能够使道路工程设计方案得以全面的优化。BIM技术的可视化技术、三维建模技术以及数据分析技术等多项技术，与道路工程设计需求有着很高的匹配度，因此近些年来BIM技术在道路工程设计中的应用愈加广泛，对我国道路工程建设产生了重要的推动作用。

1BIM技术内涵以及应用优势分析

BIM技术是建筑信息模型的简称，是将道路工程设计领域中的新型工具。BIM技术能够对道路工程设计进行数据化和信息化处理，从而建立道路工程设计方案的三维数据立体模型，在模型中对道路工程设计中所包含的所有信息进行全面的处理和分析。

BIM技术在道路工程设计中的应用主要具有以下几个优势：（1）道路工程设计可视化处理。道路工程可视化处理是BIM技术最为明显的优势，尤其是在道路工程设计的应用。传统的道路工程设计是在平面中开展的，通过道路工程设计在平面上绘制建筑结构图纸的方式，这种模式存在着一定的局限性，不能最真实的展现出道路工程的真实信息。而通过道路工程设计可视化处理，能够将二维平面设计图纸转变为三维的立体模型，从而使道路工程设计方案更加直观[1]。（2）道路工程设计模拟化处理。通过将道路工程设计中的信息和数据输入到BIM的系统之中，能够形成道路工程的三维立体模型，而且在三维立体模型中还能够通过模拟的方式对其中的信息进行处理，将道路工程开展流程进行全方位的模拟，进而能够发现道路工程设计中可能存在的不合理之处，或道路工程建设过程中无法完成的部分，从而对道路工程设计方案进行调整[2]。（3）道路工程设计优化处理。在道路工程设计中应用BIM技术，能够准确的发现道路工程设计中存在的不足，进而通过技术人员研究与讨论，对道路工程设计方案进行全面的优化，还可以通过将道路工程中实际存在的多种信息输入到BIM系统程序之中，通过BIM系统的程序对道路工程设计方案进行优化，从而使道路工程设计方案更加科学合理。

总体来说，BIM技术相较于传统的道路工程设计技术具有更加突出的优势和特点，通过可视化处理、三维建模化处理，能够实现对道路工程设计方案的整体优化，且可以将道路工程施工现场的天气参数、环境参数以及车流量等参数输入到BIM程序中，在BIM程序中对道路工程实际使用情况进行最直观的模拟，能够有效提高道路工程设计方案的科学性和合理性[3]。

2 道路工程设计特点与BIM技术的应用

2.1 公路工程设计特点

道路工程设计是一项复杂的工作，其中包含许多信息，具有高度的复杂性，例如道路工程、隧道工程、桥梁工程等，这些工程会受到来自内部、外部等多种因素的影响，因此在道路工程设计方案中需要将能够影响到道路工程质量的所有因素考虑进去，才能够确保道路工程设计方案质量达到标准要求。随着我国道路工程建设质量要求的不断提高，传统的二维设计图纸已经不能够满足设计要求，在道路工程建设施工实际开展过程中，会因为实际施工情况进行多次调整，而每次施工调整都会造成成本增加，传统二维图纸设计中所包含的信息不够全面。通过采用BIM技术，将道路工程开展过程中的参数输入到系统中，就能够实现去全过程模拟，对于提高道路工程设计质量有着重要的作用[4]。

2.2BIM技术在道路工程设计中的应用分析

结合BIM技术的特点以及其优势，在道路工程设计中能够取得很好的应用效果。第一，BIM技术能够通过建立道路工程设计模型，为道路工程设计提供全过程分析，提高道路工程设计方案的科学性；第二，通过BIM技术所建立的数据模型，能够对道路工程施工当地的交通情况进行分析，在准确把握该地区的交通流量基础上，能够提高道路工程方案设计的针对性，从而提高道路实际使用安全性，还能够通过三维建模技术对施工质量进行检测，准确掌握影响道路工程施工质量的因素，从而进行调整；第三，BIM数据模型能够对道路工程建设过程中不同环节的工程量进行统计和分析，从而为工程造价预算、设计方案对比、经济效益转化等提供更加科学的依据，从而在优化设计方案的基础上，提高道路工程建设经济效益，对于道路工程建设长远可持续发展具有重要的意义[5]。

3BIM技术在道路工程设计中的具体应用分析

3.1 工程概况

在2019年H市某地区开展的道路工程中，本次道路全长10公里，分为八个车道，开工日期为2019年3月1日，竣工日期为2020年6月1日，总工期为465天，有效合同价格5325万元。该项目为H市的重点工程，建成之后为H市道路主要干线。在H市本次道路工程设计中，广泛且深入的采用了BIM技术，取得了很好的应用效果，本次道路工程施工质量较高，主要得益于BIM技术在道路工程设计中的应用，使得道路工程施工过程中没有出现意外，且提前完成，施工成本降低约15%，以下是BIM技术在本次道路工程设计中的应用分析。

3.2 道路工程设计中参数建模的应用

参数建模是BIM技术在道路工程设计中的主要应用，将道路工程施工过程中的参数输入到BIM系统中就能够对道路工程设计方案进行三维立体建模。负责本次道路工程设计的XS设计团队将施工现场的地质信息、环境信息、气候信息以及社会交通信息等参数进行了全面的调查与统计，在得出科学的参数后将其输入到BIM系统中，从而得出了道路工程设计方案的参数模型。首先，XS设计团队在BIM系统中建立了该段公路的平纵线形参数化模型，其中主要包括了平曲线值、竖曲线值、坡度值、坡长值、缓和曲线值以及直线数值等多个方面的参数，通过这些参数建立了完整的道路工程设计方案参数模型。例如在本次道路工程中的某纵断面设计中，XS设计团队通过地面线与另一条设计线的模型建立，采用竖曲线拟合的方式得出了空间曲线，再结合三维模型计算和参数关联耦合关系，得出了科学的三维模型。

3.3 道路工程设计中工程量统计的应用

BIM技术在道路施工工程量统计方面具有明显的优势，通过三维建模技术，可以实现对道路施工工程量全面的统计。XS设计团队对本次道路工程施工中的挖方量、填方量、路面工程量、护栏数量以及维护工程量等多个方面进行了全面的统计和计算，从而根据不同施工环节的工程量选择了最为合适的施工材料，在很大程度上降低了本次道路工程施工成本，并且节约了工程量统计时间，BIM技术在道路施工工程量统计方面发挥了重要的作用。除此之外，通过对工程量的统计以及科学的预算编制，XS设计团队对所制定的三种施工方案进行了对比，在保证道路工程施工质量的基础上，通过对施工人员的调配、施工材料的优化以及其他多种资源的合理优化，确定了经济效益最高的道路工程设计方案，本次道路工程施工总体经济效益有了很大的提升。

3.4 道路工程设计中信息化施工的应用

信息化施工是现代道路工程建设中的主要发展方向，能够全面提高道路工程施工管理的准确性。BIM技术除三维建模技术以及可视化技术之外，还提供了完备的信息化管理系统，通过将施工人员信息、施工材料信息、施工设备信息以及施工工期、施工质量参数等输入到信息化管理系统中，就能够实现对道路工程设计方案整体的优化，使各个施工环节的资源配置更加合理。此外，BIM信息管理系统还能够对道路工程不同施工环节的构建设计进行检测和碰撞检验，从而使施工设计方案整体设计更加科学，还能够降低施工难度，在现有的施工技术水平基础上，对道路工程施工细节进行更加完善的管控。

3.5 道路工程设计中多方协同管理的应用

本次道路工程施工过程中的参建单位较多，通过BIM技术实现了对建设单位、监理单位、设计单位、材料供应单位等多方位的协同管理。借助BIM的统一项目管理平台，各参建单位在BIM系统中录入自身的信息，就能够获得在参建单位自身权限范围内的信息和数据，从而对自身的工作内容、职能进行调整，使得本次道路工程实现多方位的协同管理，有效提高了管理效率，降低了管理成本，提高道路工程的综合管理效率和施工效益。协同管理作为道路工程设计方案中的主要内容，XS设计团队通过BIM技术对各个施工参建方进行了统一的调配，各不同参建方之间的工作实现了紧密连接，从而有效提高了道路工程设计方案的合理性。