浅析BIM技术在道路工程中的应用

杨 明

(甘肃第一建设集团有限责任公司，甘肃 兰州 730000)

0 引 言

作为重要的基础工程，道路工程在建设过程中不仅有较高的质量要求，同时也要保障工程设计施工的合理性以及建设效率。不同的道路工程，其工程量差异相对较大，现阶段道路工程在建设过程中需要考虑的因素相对较多，因此不论是在设计阶段还是施工阶段其整体建设难度都比较大，因此，需进一步应用相应的信息技术提升各类数据的处理能力，确保工程建设各单位能够进行有效的信息同步和信息共享。BIM技术作为现代化工程建设中重要的辅助性工具其具备强大的数据同步、数据共享、数据分析以及模拟能力，上述功能对于道路工程，各阶段建设工作均有重要意义，因此BIM技术直接影响着道路工程的整体建设质量。深入分析BIM技术在道路工程中的应用情况有助于提升该技术的应用深度，进一步发掘相关技术的优势功能，这对于强化我国道路工程建设水平具有重要意义。

1 BIM技术特点分析

BIM是一种可应用于多种基础工程建设的信息化模型系统，该技术具备强大的可视化及模拟性特点，同时，该技术还具备数据共享、数据协调以及参数化显示等各种功能。从可视化角度来看，BIM技术下相关工程设计内容能够以立体化形式真实的展现于使用者眼前，相较于传统二维图纸，三维模型能够以更多角度审视设计内容，也更容易明确工程各部分之间的相互关系，此外，可视化特征下，图纸使用者能够更好的理解设计意图，确保正确应用施工技术，保障工程质量。而模拟性是BIM技术的另一大技术优势，BIM技术所能够依靠不断录入工程相关参数来构成三维模型，而且相关模型具备动态模拟功能，可以通过融入相应的施工参数来模拟进行施工作业，不仅可以通过该模拟过程了解当前施工设计下的施工效率，同时也可明确施工成本以及施工合理性。另外作为信息化工程技术系统，BIM技术也具备强大的信息协调以及信息共享功能，各单位在进行道路工程建设过程中，可使用同一模型体系，各方在进行相关作业时，可互相了解相邻工程的具体情况，这大大提升了设计配合和施工配合[1]。从整体上看，BIM技术能够有效提升工程设计合理性、提高施工效率、强化施工质量，而且利用其优势功能也可充分提升工程建设管理水平。

2 BIM技术在道路工程中的应用

2.1 设计阶段应用

2.1.1 施工图设计

在施工图设计过程中应用BIM技术能提升设计精度和设计效率。在施工图设计过程中BIM技术能有效实现数字化模型分析，设计人员根据勘察结果决定具体的设计参数时，通过录入相关数据来明确具体设计效果，设计人员根据当前设计参数下形成的设计模型可及时发现不合理的设计内容，积极调整设计参数。BIM技术形成的工程模型既能够直接展示当前工程的几何信息同时也能够从多角度显示工程的非几何内容。在道路工程设计过程中，路线设计、横断面设计、纵断面设计以及地形分析设计等都是重点设计内容，在应用BIM技术进行上述设计时不仅可以单独明确相应设计内容在工程中的呈现情况同时也可将各设计重点组合在一起，形成较为完整的道路工程模型并根据设计目标，不断对参数进行调整[2]。

2.1.2 路线方案设计

路线方案是道路工程的基础设计工作，而路线方案设计与多方面因素有关，首先设计人员要深入了解道路建设区域的地形情况，根据既定设计目标先确认道路中心线，道路中心线决定了道路的具体位置和走向情况，在初步设定好中心线后，将相关参数引入BIM模型中，形成模拟中心线，根据模拟中心线在模型中的具体表现，进一步调整中心线参数，最终形成由多段线组成的道路路线设计模型。最后在软件中选中相应的中心线并为其编辑名称，使中心线转化为相应的道路路线方案，确保路线名称准确，并且融入相应的路线标签，最终明确相应的路线样式和路线方案[3]。

2.1.3 地下管线协调设计

道路工程建设涉及大范围的路基开挖，这对于道路工程周边区域地下管线有直接影响，因此在设计过程中需要全方位了解道路工程相关区域地下管线情况，做好相应的管线协调设计。由于当前城市发展建设速度相对较快，因此其地下管网相对复杂，不同类型管线分布较为密集而且数量相对较多。比较常见的包括给排水管线、供热管线、电力管线、燃气管线等，按照相关管线与道路工程之间的位置关系，又可将与该工程有相互影响的管线分为沿线管线、横向过路管线等。以某道路工程为例，通过管线勘查工作明确了该道路工程建设区域有如下几类管线，分别为φ1 800雨水管线，110 kV市政供电线路、220 kV市政供电线路、φ1 200燃气管线、φ700及φ300给水管线、φ450/φ600/φ1 000污水及雨水管线[4]。由于涉及的管线种类相对较多且分布较为复杂，因而在设计过程中充分利用BIM技术进行地下管线协调，借助BIM技术良好的信息整合能力通过电力部门、水利部门、燃气部门进行深入沟通，获取相应的管线设计参数将之整合录入到BIM系统当中，通过精确定位来形成相应的地下管线模型，在设计过程中通过动态调整道路参数来模拟道路与管线之间的影响情况，在充分了解各种不同类型地下管线坐标及管径等参数的基础上，动态调整既定设计方案，确保设计内容不与地下管线产生不利的相互影响。

2.1.4 碰撞检查

碰撞检查是指将各子工程设计内容整合为一个整体，通过静态或动态模型实验来检查各子工程或各个构件之间是否存在冲突问题。某高架工程在进行碰撞检查时发现位于起始点370 m处的排水管线与下方钢筋结构存在交叉碰撞的问题，而下方钢筋结构按照设计要求，其相互间距应在7～10 cm之间，但由于排水管线与其交叉碰撞，在检查过程中发现排水管线下方钢筋结构间距仅为3 cm，小于设计规范中的最小值，后续通过调整排水管线位置及角度妥善解决了上述问题，保障了设计精度[5]。

2.2 施工阶段应用

2.2.1 图纸会审

图纸会审工作是施工前施工技术人员明确设计情况，了解设计意图的重要工作，同时在图纸会审工作中也能够发现当前施工图设计中存在的一系列问题，有助于提升设计合理性和合规性。传统二维图纸会审受限于图纸展示能力，图纸会审工作往往不能全方位了解设计意图和设计内容，不能充分发挥图纸会审的工作价值[6]。BIM技术所形成的三维立体模型用于图纸会审工作能够更为全面更为直观的展示设计内容及设计参数，这有助于发现当前设计下的各类问题。举例来讲，在某道路工程图纸会审工作中，由于应用了BIM技术因此采用了三维模型会审的形式，在会审过程中施工技术人员发现在某管道开槽设计参数标定上，原始设计参数将开槽坡度设置为1：3，而按照设计规范，此处开槽边坡坡度应控制在1：0.67，此外BIM模型参数上人行道地砖厚度为7 cm，而根据初期设计要求，人行道地砖厚度应为5 cm。上述问题反馈至设计部门后经核定为数据标定错误，调整后满足施工条件[7]。如采用二维平面图纸进行会审，诸如开槽边坡坡度以及人行道地砖厚度之类的细节性参数问题很难被发现，由此也可明确BIM技术应用于图纸会审中的优势。

2.2.2 进度及成本管控

BIM技术在道路工程施工过程中可充分发挥进度管理和成本管控作用，应用BIM技术能够动态掌握不同子工程的施工效率及当前施工进度，例如各子工程按照整体施工进度要求应在12个工作日内完工，而当前各子工程已动工4 d，通过BIM系统明确了各子工程工程量为40，而当前已完成量为14.2，完成度为35.5 %，施工效率满足相应的进度要求[8]。而在成本管控方面，BIM系统能够充分展示子工程的各项材料消耗情况，同时也能够明确相应的设备应用情况以及人力资源应用情况，尤其是能够提示当前各项施工材料的库存量，根据系统指出的完工程度以及施工材料库存量可以计算相应子工程是否存在材料消耗速率异常等问题，通过这些内容可以实现更为精确的成本管控，最大限度控制施工成本。

2.2.3 基于BIM技术的信息共享管理

道路工程在建设过程中，各不同子工程在施工过程中需要较高的配合度，同时很多道路工程其不仅涉及路面工程、路基工程、管线工程，同时也涉及桥梁工程、隧道工程等，因此多工程协同配合是保障道路工程整体建设质量的重要基础，既往施工作业过程中，各施工单位和施工小组对相邻工程的施工进度和其他施工情况掌握度比较差，因此在子工程配合的过程中存在诸多问题，应用BIM技术后，施工单位能够在统一的信息化工程体系内共享各施工小组的施工信息，这样既能够实现同步的信息交流，同时也能够更好地了解相邻工程对于本工程的建设要求，保障相邻工程妥善对接。而且在相邻工程出现参数变动后，由于使用统一的信息体系，相邻工程能够同步获取相应的修改参数，并结合对接要求对本工程相关施工内容进行调整，这极大的提高了道路工程不同施工部门之间的配合度。

2.2.4 施工方案模拟及技术交底

BIM技术能够实现动态施工模拟，在完全了解相应施工图设计的前提下将各项参数输入到施工模型之中，即可开启施工方案模拟，依托这一技术，施工单位可以详细了解当前施工图设计所能达到的施工效果，同时也可以在模拟施工的过程中发现各项技术或人员组织方面的问题，可以根据模拟结果调整施工方案和施工组织形式，最大限度提升施工效率，保障施工安全。此外对于一线施工人员而言，传统二维平面图纸的技术指引性相对较差，依靠此类图纸进行技术交底，会导致企业施工技术认知程度较低，而通过三维立体模型来进行技术交底，可以使一线施工人员更直观地了解到相应的施工技术，确保施工中应用正确的施工技术，提高施工质量。

2.3 运维阶段应用

对于道路工程而言，在建设完毕后，想要最大限度提升运行质量、延长工程寿命，就必须做好相应的运维工作。BIM系统能够根据相应的工程设计清楚的显示道路整体情况，在进行周期性养护工作时，每次工作后都将获取到的相关信息录入到系统当中，包括当前道路存在的病害问题、相应的处理方案以及处理效果等，这样能够使运维人员更好地掌握道路工程当前运行状态，通过道路桩号即可精确查询道路不同位置的病害情况，当工作人员想要了解某道路工程当前整体状态时就可通过系统输入相应的工程代码，调取当前道路工程的病害资料及修补作业记录，例如输入桩号K200.400，工作人员就可了解到该位置曾在2021年5月17日检查过程中发现路面开裂问题，于2021年5月19日采用喷洒沥青撒料压入的方式进行表面处理，现已恢复正常使用[9]。BIM系统既能够指明病害位置，同时也能够显示准确的检修时间以及维护修补方法，进一步提升了运维进度和运维质量。

3 结 语

BIM技术在道路工程建设过程中，应用范围较广，且在各个方向均能取得较好的应用效果，该文对其具体应用情况进行了详细分析，希望所述内容能够进一步强化我国道路工程整体建设质量。