BIM技术在道路桥梁工程中的应用

2021-05-23杨龙翔

运输经理世界 2021年20期

杨龙翔

（济宁市交通运输综合执法支队，山东济宁 272000）

1 BIM 技术在道路工程中的应用

BIM 技术最早起源于1975年乔治亚理工大学Chuck Eastman 教授的课题，他提出了“A computer-based description of building”的概念。经过了多年的研究与发展，不同的国家逐渐推出专属的BIM 软件。BIM 技术可以通过三维的表达形式，将有关信息进行集成，进而得到高效传递，从而使不同部门能够利用BIM 技术的形式，达到加强沟通的目的。BIM 技术也能够广泛应用于道路工程建设的各个阶段，包括前期规划、设计、施工、运维等等，提高工程的应用效率，也能够提升BIM 技术形式在道路工程当中的整体价值。

1.1 前期规划阶段

1.1.1 GIS＋BIM 模式

如今，GIS ＋BIM 模式成了道路工程设计规划的一个重要方向，能够对区域空间展开信息化的分析，借助BIM 技术的手段，使道路工程项目的实际情况与周围的环境相互结合，构建出具体的模型。相关工作者可以根据模型呈现的信息进行合理的设计，既可以维持设计工作的科学性与合理性，又可以适当降低工程建设的成本。

在道路工程建设的初级阶段，可以更好地应用相关信息和数据，以此提升设计的有效性。但是GIS＋BIM 技术的应用方式仍旧处于初级阶段，在未来，如果想要提升信息共享的效率，完成多元化的建模过程，还需要考虑软件兼容以及信息缺失等诸多的现实问题[1]。

1.1.2 BIM 与无人机航测的结合

无人机测绘已经逐步应用于道路勘测当中，具备着人工测绘以及其他测绘形式所不具备的优势。其不受区域和气候条件的限制，能够完成大范围的勘察工作，从而将收集的信息以影像资料等多种形式呈现出来，再借助BIM 技术的应用方式构建出三维图像，成为后期道路建模的重要依据。无人机可以更加轻松的获取相关的数据，再借助软件平台，实现信息的共享，达到高速管理信息的目的。如今，已经有一些专业化的职业，通过借助这两者更好的完成道路工程的建设工作。比如GIS 分析师、测绘师、飞行员等。无人机测绘的形式可以通过预先设定飞行路线，达到AI 规划的目的，使得在道路工程建设过程中，能够利用设备，完成智能化数据处理的过程，也能够增强施工建设整体的分析能力，相较于人工测绘的形式，具有更高的精准度，从而提升工作的效率。相关技术工作者应当具备操作无人机设备的能力，能够初步规划路线，做好数据的回收工作，从而在后续借助BIM 技术进行道路工程的建设工作。

1.2 设计阶段

1.2.1 软件工具

在我国，BIM 技术应用的历史尚短，也没有功能性较强的软件来执行相关操作。市面上的一些BIM技术软件仍旧是Autodesk 公司和Bentley 公司设计研发的，国内较为常用的软件如纬地和鸿业软件等，在使用时仍旧存在一些局限性。纵使我国相关技术工作者已经在软件的二次开发方面下了苦功，但是整体的建设效率还不够理想。

1.2.2 道路专项设计

可以利用BIM 技术，完成三维地形的信息录入，建立起三维模型，借助三维工具，可以更好地完成道路的平纵横设计。另外，可以借助三维环境呈现道路的构成情况，并分析道路的有关数据，考虑其与实际情况是否匹配，包括地形、地貌等等。判断控制物之间的冲突，以漫游等多种形式，借助不同视角，以此来判断道路的安全性和舒适性。三维环境可以通过纵断面设计的方式，呈现出道路填挖的程度，平纵组合的分析形式也更具科学性。横断面可以利用装配式设计的形式，结合不同的模型，展现出施工前后的差异化。在道路设计中，通过地形和平纵横断面的空间布局，截取相关信息，调整数据模型，使得不同的子项得到细节化的处理。

1.2.3 道路附属设施设计

为了能够构建完整的城市道路设计，应考虑城市的不同面貌和结构组成部分，包括桥梁、地下管线、交通设施、路灯等。结合BIM 技术，创建出一个更具完整性的模型，模仿出道路的主体结构，形成一个综合性的数字化模型。在整个文件中，可以包含不同的子项，综合构建出一个系统整体的文件。设计人员则可以通过把控设计的要点，分析不同子项的细节，及时更新信息，避免出现相关数据的遗漏。

1.3 施工阶段

1.3.1 对接设计环节

在对接设计环节控制时，可以通过多方会审，完成图纸的交底工作。BIM 技术拥有着可视化的优点，在进行施工设计图的确定时，能够更好地制定出优质的方案。BIM 技术可以结合施工建造的特点，考虑实际应用的方式，以三维可视化的技术形式，把控BIM技术处理的相关流程。通过预先模拟，使施工建造的质量得到保障。BIM 技术在道路方面仍旧处于初级应用的阶段，所以在道路工程中利用BIM 技术构建模型时，不能直接使用，施工单位需要重新构建完整的三维立体模型，从而优化软件的相关细节，使得道路的模型能够更加细节化、完整化、专业化。

1.3.2 安全、质量、进度、成本管控

目前，“BIM＋VR”技术应用形式已经充分投入施工的安全分析中，使得安全隐患的排查工作更具科学性，从而使施工建设的安全得到保障。但是这种软件的细节处理并不充分，应用过程也不成熟，在实际执行时，容易产生冲突。为了能更好地达到安全、质量、进度、成本的综合性管控，应当依赖于多种软件的融合，借助不同软件各自的优势，构建出综合性的平台。相关专业人士应致力于对不同软件和程序的兼容性问题进行处理，从而使得软件更加兼容，标准更加统一，从而在安全、质量、进度、成本等多方的管控过程中，得到效率的提升和效益的最大化。

1.3.3 运营维护阶段

BIM 技术可以充分应用于运营维护管理的系统中，使得运营维护阶段得到科学和技术性的提升，借助不同的设备，实现不同空间之间的作用，从而对可能出现的一系列突发情况进行防范。尽管在道路工程当中，BIM 技术的应用相对较为落后，但是有关从业者也一直在不断的尝试。对于运营维护过程当中的各种问题，也能够基于实际情况得到有效的处理。在未来，还有较大的发展空间，通过借助BIM 技术的应用形式，提升运营维护的整体效率。

2 BIM 技术在桥梁工程中的应用

将BIM 技术用于桥梁工程当中，能够实现桥梁设计的优化，也使得成本的控制能够更具有效性。在此过程中，可以通过协同作业的形式，实现动态化的工程管控过程，能够直接对质量问题进行追踪，将三维模型从二维转换为更具多样化和全面化的模拟形式。除了设计之外，还可以提供更多的解决方案，以提升管理模式的有效性，转变传统管理方式的局限性，提高整体的施工建设效率，也能够更好的把控成本，提升工程建设的科学性。

2.1 设计阶段

2.1.1 信息化模型

在设计的过程中，为了能够优化桥梁的设计方案，可以对各项参数进行编辑，构建出三维的模型，更加直观的了解桥梁建设后的形态。从二维、三维等空间,转换为尺寸、外形等信息,能够结合不同结构构件的属性，对单一的某一个对象进行更改，使得模型整体具备关联性，也使模型当中的相关信息的呈现方式更具专业性、全面性、系统性。

2.1.2 工程量计算

桥梁工程的工程量计算能够直接决定工程的施工建设过程以及工艺建造的流程,但通过二维图纸将信息截取，展开造价控制，有可能会出现较大误差。而BIM 软件能够分析不同构件的参数，从而掌握更加全面的信息，对软件中的数据进行截取，更有利于工程量的计算。通过对定额和材料的实际统计，确认数量和种类，从而使得工程量的成本控制更具专业性。

2.1.3 利用BIM 进行建模

根据二维设计图纸和国家及地方相关设计标准，采用BIM 技术建立桥梁的三维模型，所建立的三维模型具有可视化、协调、仿真、优化和绘图等优点。同时，该模型反映了设计师的设计理念和工作成果及设计院交付成果的质量和深度，能够客观地反映成果的质量和水平。根据模型，对二维图纸中的设计错误、信息不完整、设计描述错误等明显问题形成报告，客观评价二维图纸的质量，通过桥梁BIM 模型深化桥梁设计。

2.1.4 对比优化方案

由于桥梁工程地质、环境和人文的复杂性，选择一个好的设计方案是非常重要的。传统的二维设计方法是多人协同工作、专业分工的模式，是设计师通过二维图纸表达三维结构的形式，而缺乏结构的三维模型，除了结构表达不清外，往往还会出现图纸错误，导致施工图设计深度不足。BIM 技术提供了一个非常好的解决方案，三维模型不仅具有可视化、协调、仿真、优化和绘图等优点，还可以集成各种专业BIM 模型，形成完整的BIM 模型，便于业主、监理、施工、设计院通过BIM 模型共同审查设计图纸。基于BIM 的图纸会审在三维模型中进行，各工程构件之间的空间关系一目了然，通过软件的碰撞检测功能，可以直观地发现图纸中不合理的部分，因此，BIM 模型的图纸联合审查是高效、准确的，能精准发现设计结果中存在的内容缺失、表述不清、矛盾等问题，使各方及时提出问题、讨论优化方案。

2.1.5 信息管理

在桥梁工程的建设中，由于工程环节较多，施工过程较为复杂，在数据的控制和结构多样性的保护方面，也会拥有较大的难点。BIM 技术能够以最为直观的构建形式，进行模拟管理，并整合相关资源，从而使可能出现的各种问题得到有效的解决。相关工作人员也能够更好地支配费用，使得信息管理的过程更具可视化和合理性。

2.2 施工阶段

应用BIM 技术对施工现场展开管理，可以有效控制施工建设的进度，提前发现可能出现的风险问题，从而解决潜在的隐患。考虑更加优质化的解决方案，避免施工建设时产生的各种冲突问题，有效地分配人力资源，做好成本的控制，从而避免延误工期。通过把控施工建设的流程，优化施工的顺序，提高工程建设的效率，合理安排桥梁工程建设的形式，也使得工程建造的整体经济效益得到提升。桥梁工程施工的程序相对较为烦琐，而且其涉及的领域众多，施工建设的难度较大，危险系数较高，对于技术人员而言，施工建设的安全性倘若得不到保障，其自身的人身安全也会受到威胁。所以，除了利用施工技术人员自身的专业知识和经验之外，还需要引入更具高科技的应用方式，降低施工建设的危险性。

在BIM 技术融入桥梁设计的过程中，可以通过对数据信息进行截取，优化设计的方案，找到在设计图纸中的不合理之处，从而与设计人员进行协商、解决，提高设计方案的优越性，保障现场施工建造人员的人身安全，同时也使得施工建设的过程更具有效性。在开展施工建设的过程中，保持高质量的施工状态，获得最终高效的桥梁工程建设结果，是施工建造人员的目标，在工程施工建造时，也需要在规定时间内保证质量地完成施工建造任务。通过借助BIM 技术的应用手段，除了给技术人员提供帮助之外，还能够实现优化管理的目的，通过统一每一个阶段的管理目标，构建三维立体模型，规划管理的任务和建设的不同阶段，从而降低工程建设的整体难度。倘若出现施工质量问题，也能及时与技术人员进行协调，达到信息高速共享以及规划管理效率的提升等多种目的，从而保证在规定时间期限之内，高质量地完成施工建造的任务。

2.3 运维阶段

BIM 技术的引入，为我国的桥梁工程建造带来了彻底性的改变。在运营维护阶段，通过使用BIM 技术，可以分析桥梁的相关数据，评估桥梁的使用寿命，降低管理的成本。目前，在运营维护阶段使用BIM 技术的概率与范围相对较为局限，通过分析BIM 技术在桥梁的运营维护阶段如何进行深入分析与研究，能够解决技术的难点，从而提高管控工作的效率。由于BIM 技术在桥梁工程中的应用并不成熟，所以相关从业者应当努力提升BIM 技术的研发力度，从而使BIM技术更具适应性，能够广泛应用于运营维护阶段，体现出技术的优势。