道路工程中BIM技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：根據(jù)工程項(xiàng)目特點(diǎn)、參與方協(xié)同工作方式、工程數(shù)據(jù)管理方式等要素，建立基于BIM的工程項(xiàng)目全生命期的道路工程管理，滿足道路工程建設(shè)不同階段對(duì)于進(jìn)度、質(zhì)量、投資等方面的需求。

關(guān)鍵詞：bim技術(shù)；道路；管理

1BIM技術(shù)應(yīng)用概述

我國(guó)工程建設(shè)行業(yè)從2001年開始引進(jìn)BIM技術(shù)，其應(yīng)用在國(guó)內(nèi)還處于初級(jí)階段。BIM作為我國(guó)建設(shè)行業(yè)信息化建設(shè)的重要工具，現(xiàn)已逐漸得到政府、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)等的重視。我國(guó)城市更新、城鎮(zhèn)化、地下管廊和城市基礎(chǔ)設(shè)施的等方面仍有較大的建設(shè)需求，資源和環(huán)境約束加大，綠色建造和綠色建筑等要求提高，勞動(dòng)力成本持續(xù)增加，粗放發(fā)展模式難以為繼，提質(zhì)增效刻不容緩，加快BIM等信息化技術(shù)的應(yīng)用將從外部的制約轉(zhuǎn)化為企業(yè)內(nèi)部的動(dòng)力。

2BIM技術(shù)引起工程制圖標(biāo)準(zhǔn)及管理模式的變革

在基于統(tǒng)一BIM模型的設(shè)計(jì)過程中，BIM模型將逐步取代二維圖紙，成為核心交付物，其中也包括從模型自動(dòng)生成的二維圖紙。作為一種新的企業(yè)信息資產(chǎn)，BIM模型不僅作為一種存檔資料，更多是要為各專業(yè)復(fù)用和共享，因此已無法用二維圖紙的管理模式———檔案管理，需要建立一套信息資產(chǎn)的管理模式，即BIM模型的標(biāo)準(zhǔn)化定義與管理規(guī)范。在制定BIM標(biāo)準(zhǔn)與管理規(guī)范時(shí)，也應(yīng)與現(xiàn)有的二維審、制圖標(biāo)準(zhǔn)銜接，以保證模型與相關(guān)圖紙信息的有效關(guān)聯(lián)，并達(dá)到較高的出圖效率。基于BIM的管理模式與傳統(tǒng)的管理模式存在明顯的不同，原有的制度和標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足于BIM設(shè)計(jì)模式需要，兩者之間存在一定的沖突。如對(duì)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)等資源的要求更高，對(duì)于信息資源的管理也必須從傳統(tǒng)的分散式管理轉(zhuǎn)變?yōu)榧械慕y(tǒng)一式管理模式。在采用BIM技術(shù)后，需對(duì)企業(yè)現(xiàn)有的制度及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行必要的調(diào)整，主要涉及企業(yè)資源管理、工作行為管理、激勵(lì)機(jī)制、成果交付及質(zhì)量控制等方面；與之同步的，是要對(duì)企業(yè)的組織機(jī)構(gòu)和人力資源等做相應(yīng)的改變。

3BIM技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

3.1設(shè)計(jì)方案比選

在設(shè)計(jì)方案比選階段，創(chuàng)建并整合方案概念模型和周邊環(huán)境模型，利用BIM三維可視化的特性展現(xiàn)市政道路設(shè)計(jì)方案。同時(shí)對(duì)多套道路方案進(jìn)行可視化、可量化的比選，并根據(jù)比選結(jié)果，方便、快捷的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案比選的工作流程宜符合下列要求：（1）數(shù)據(jù)收集。收集的數(shù)據(jù)包括電子版地形圖、圖紙等，電子版地形圖宜包含周邊地形、建筑、道路等信息模型，圖紙宜包含方案圖紙、周邊環(huán)境圖、紙（周邊重要建構(gòu)筑物相關(guān)圖紙、周邊地塊平面圖和地形圖）、勘探圖和管線圖等。（2）利用周邊環(huán)境模型進(jìn)行道路選線，根據(jù)多個(gè)選線方案建立相應(yīng)精度的道路模型，模型宜包含市政道路項(xiàng)目各方案的完整設(shè)計(jì)信息，創(chuàng)建周邊環(huán)境模型，并與方案模型進(jìn)行整合。（3）校驗(yàn)?zāi)Ｐ偷耐暾浴?zhǔn)確性。（4）生成道設(shè)計(jì)方案模型，作為階段性成果提交給建設(shè)單位，并根據(jù)建設(shè)單位的反饋修改設(shè)計(jì)方案。（5）生成市政道路項(xiàng)目的漫游視頻，并與最終方案模型交付給建設(shè)單位。

3.2場(chǎng)地分析

結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，簡(jiǎn)稱（GIS），對(duì)場(chǎng)地及擬建的建筑物空間數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，通過BIM及GIS軟件的強(qiáng)大功能，迅速得出分析結(jié)果，幫助項(xiàng)目在規(guī)劃階段評(píng)估場(chǎng)地的使用條件和特點(diǎn)，從而做出新建項(xiàng)目最理想的場(chǎng)地規(guī)劃、交通流線組織關(guān)系、建筑布局等關(guān)鍵決策。在市政工程信息模型中，基于地形地質(zhì)模型、現(xiàn)狀管線模型等基本資料，進(jìn)行場(chǎng)地建模并對(duì)其進(jìn)行分析，如高程分析、坡度坡向分析、流域分析等，并檢查項(xiàng)目范圍內(nèi)與紅線、綠線、河道藍(lán)線、高壓黃線及周邊建筑物的距離關(guān)系，為道路方案的選線、方案比選、設(shè)計(jì)、修改等提供基礎(chǔ)。場(chǎng)地分析工作流程宜符合下列要求：（1）數(shù)據(jù)收集。收集的數(shù)據(jù)包括電子版地形圖（宜包含周邊地形、建筑、道路等信息模型）、周邊環(huán)境圖紙、周邊重要構(gòu)筑物建筑總平面圖、場(chǎng)地信息、現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)圖片以及現(xiàn)狀管線模型等。（2）場(chǎng)地建模。根據(jù)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行周邊環(huán)境建模、構(gòu)筑物主體輪廓和附屬設(shè)施建模。（3）校驗(yàn)?zāi)Ｐ偷耐暾浴?zhǔn)確性。（4）場(chǎng)地模型整合。整合生成的多個(gè)模型，標(biāo)注市政道路項(xiàng)目構(gòu)筑物主體、出入口、地面建筑部分與紅線、綠線、河道藍(lán)線、高壓黃線及周邊建筑物的距離，結(jié)合地形地質(zhì)模型，對(duì)高程、坡度坡向、流域等進(jìn)行分析。（5）場(chǎng)地分析與設(shè)計(jì)方案模型調(diào)整。根據(jù)場(chǎng)地分析結(jié)果，評(píng)估方案的可行性，判斷是否需要調(diào)整設(shè)計(jì)方案，場(chǎng)地模擬分析、設(shè)計(jì)方案調(diào)整是一個(gè)需要反復(fù)推敲的過程，直到最終確定工程方案。（6）生成場(chǎng)地現(xiàn)狀仿真視頻，并與場(chǎng)地現(xiàn)狀仿真模型交付給建設(shè)單位。

3.3設(shè)計(jì)校核

在市政工程信息模型中，應(yīng)利用BIM的可視化、信息化特點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)階段的道路模型進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。同時(shí)，由于BIM模型是工程生命周期中各相關(guān)方共享的工程信息資源，也是各相關(guān)方在不同階段制定決策的重要依據(jù)。采用BIM技術(shù)后，模型所承載的信息量更豐富，邏輯性與關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)。因此，除了設(shè)計(jì)層面的校核以外，對(duì)模型也應(yīng)考慮進(jìn)行檢查校核。校核內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)參數(shù)校核，與二維設(shè)計(jì)相似，同樣需要對(duì)道路設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行校核檢查,如平、縱、橫等設(shè)計(jì)參數(shù),擋土墻等構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)。（2）視距校核，若道路兩側(cè)地形對(duì)視距有影響，則需要對(duì)兩側(cè)地形進(jìn)行改造以滿足視距要求。利用三維信息模型的可視化特點(diǎn)則能模擬車行視角中的視距區(qū)域,校核是否有影響視距的建筑或地形等不利因素，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整設(shè)計(jì)，或通過路標(biāo)等方式進(jìn)行改善。（3）線形組合合理性校核，包括平面線形組合、縱斷面線形組合、平縱線形組合,二維設(shè)計(jì)中的線形組合通常通過滿足規(guī)范要求來保證其合理性，但在市政道路信息模型中，通過三維可視化，可直接模擬校核行車過程中是否出現(xiàn)“駝峰”“暗凹”“浪形”等不利的視覺現(xiàn)象。（4）模型及構(gòu)件的幾何信息與非幾何信息校核，如模型及構(gòu)件的幾何尺寸、空間位置、類型規(guī)格等是否符合合同及規(guī)范要求。（5）碰撞檢查,應(yīng)用三維模型，可以檢查道路與周邊構(gòu)筑物及其它專業(yè)構(gòu)件（如管網(wǎng)等）間的碰撞，檢查類型分為硬碰撞與間隙碰撞,硬碰撞是對(duì)于檢測(cè)兩個(gè)幾何圖形間的實(shí)際交叉碰撞，而間隙碰撞用于檢測(cè)制定的幾何圖形需與另一幾何圖形具有特定距離，如凈距、凈空等。通過碰撞檢查,可減少了返工和重建，并最大程度減少工程量，更加經(jīng)濟(jì)和高效。以凈空檢查為例，可以快速準(zhǔn)確地測(cè)算出道路與相交道路、鐵路或高壓線等其它構(gòu)筑物間的凈空大小，以判斷是否滿足規(guī)范要求，并判斷在滿足最小凈空的前提下是否有優(yōu)化空間，為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供可靠依據(jù)，最大程度地減小工程量。碰撞檢查是一個(gè)反復(fù)的過程，需要不斷檢查校核->調(diào)整->檢查，直到最后滿足設(shè)計(jì)與施工要求。（6）構(gòu)筑物平面、立面、剖面檢查，對(duì)整合后的模型產(chǎn)生平面、立面、剖面視圖，并檢查三者的關(guān)系是否統(tǒng)一，修正相應(yīng)模型的錯(cuò)誤，直到三者的關(guān)系統(tǒng)一準(zhǔn)確。設(shè)計(jì)、規(guī)范方面的校核較為繁雜,設(shè)計(jì)人員應(yīng)在熟悉規(guī)范的基礎(chǔ)上,充分利用建筑信息模型的優(yōu)勢(shì)，對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行校核，以減少返工與重建，保證道路設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。圖5碰撞檢查圖6凈空檢查設(shè)計(jì)校核工作宜符合下列要求：（1）收集數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)的可靠性，數(shù)據(jù)包括道路設(shè)計(jì)模型，如有必要，對(duì)模型進(jìn)行整合。（2）模型完整性校核，道路模型中所應(yīng)包含的模型、構(gòu)件等內(nèi)容是否完整,道路模型所包含的內(nèi)容及深度是否符合交付等級(jí)要求。（3）建模規(guī)范性校核，道路模型是否符合建模規(guī)范，如建模方法是否合理，模型構(gòu)件及參數(shù)間的關(guān)聯(lián)性是否正確,模型構(gòu)件間的空間關(guān)系是否正確，語(yǔ)義屬性信息是否完整，交付格式及版本是否正確等。（4）設(shè)計(jì)指標(biāo)、規(guī)范校核，道路模型中的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容,結(jié)合國(guó)家和行業(yè)主管部分有關(guān)道路設(shè)計(jì)規(guī)范及合同要求、同時(shí)利用三維可視化、信息化優(yōu)勢(shì)，對(duì)模型進(jìn)行校核，以保證設(shè)計(jì)的規(guī)范性合理性、模型的規(guī)范性與可交付性。（5）模型協(xié)調(diào)性校核，模型及構(gòu)件是否具有良好的協(xié)調(diào)關(guān)系,如專業(yè)內(nèi)部及專業(yè)間模型是否存在直接的沖突,安全空間、操作空間是否合理等。這需要與其它專業(yè)協(xié)同合作，以避免沖突。

4結(jié)論

開展BIM技術(shù)知識(shí)和應(yīng)用價(jià)值宣傳，激發(fā)各參建方使用BIM技術(shù)的需求，加強(qiáng)項(xiàng)目全過程管理。依托BIM技術(shù)，加強(qiáng)工程質(zhì)量、進(jìn)度、投資全過程管控；依托BIM技術(shù)，加強(qiáng)工程項(xiàng)目招標(biāo)、工程變更、竣工結(jié)算等過程管理；依托BIM技術(shù)，結(jié)合業(yè)主的使用需求，提出先進(jìn)合理的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理方案，提交建設(shè)全過程信息的BIM運(yùn)維模型。一些大型建設(shè)項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)階段的BIM全專業(yè)建模、BIM三維審圖、碰撞檢查、機(jī)電管線綜合優(yōu)化、設(shè)計(jì)優(yōu)化輔助出圖，施工階段的4D模擬、施工方案論證、預(yù)制構(gòu)件、技術(shù)交底等BIM技術(shù)也逐步得到應(yīng)用。

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作者：孫艷崇 單位：遼寧省交通高等?？茖W(xué)校