BIM技术在公路施工领域探索应用

闫祥飞

摘要：公路工程大体量模型跨平台整合技术解决方案从源头保证了不同平台创建的模型、地形、实景、地物标识、道路标识及其他结构可以集成整合至同一平台，在统一规则的约束下实现坐标、层级、文件、信息等的高度统一和可整合性，为实现高速公路工程全线模型的整体展示、工程应用以及信息平台应用奠定了基础。

关键词：BIM技术；公路施工；应用分析

1BIM实施流程

结合项目实际特点进行BIM工作流程划分，根据项目分部分项情况进行结构模型拆分搭建，同时按照模型特点建立参数化族构件方便后续重复利用，提升建模效率。BIM实施软件采用Autodesk软件:Infraworks进行项目施工前期总体规划布局。Civil3D进行地形数据处理、细部路线设计优化、路基部分土方量的计算、路基边坡等构件的装配及应用;Ｒevit+Dynamo+Inventor建立参数化族库，结合项目分部分项划分编码进行桥梁、隧道、涵洞等其他结构物的组装建立;Navisworks总体组装、部分结构物的碰撞检测、施工总体进度模拟、复杂施工节点方案模拟;在施工生产阶段将BIM模型上传至BIM协同管理平台进行施工现场信息、质量安全问题整改、机械设备数量、材料使用管理、资料整理上传实时共享。

2.BIM应用软件分析

BIM的应用过程离不开软件的支撑，软件就是展现BIM的工具和载体。在BIM的整个应用实施过程中，除了必须有核心建模软件以外，还需多种功能软件的综合应用。才能实现BIM应用的效益最大化。根据应用功能与阶段的划分，BIM应用软件可分为建模、计软件和运维软件。由于项目BIM应用需要多种软件交互工作，数据兼容的问题应当首要考虑。第一种方案，把每种软件自己的数据格式导出成一种所有软件都能够支持的中间格式。目前国际上主流的两种通用格式，一种是Gbxml，另外一种是IFC，但都具有一定的不稳定性，增加了后续应用实施风险。因此本项目选用第二种方案，全部用同一个软件厂商提供的BIM工具和平台。Ｒevit作为Autodesk公司的核心建模软件，具有投入成本低、参数化程度高、二次开发完善、与其他软件整合性高等优点。能够充分满足本项目的应用功能需求，为项目的BIM应用实施提供有力支持;鲁班BIM平台作为行业的领航者，能够结合三维模型对项目进行全生命周期的施工管理，通过对施工进度、物料管理、成本预算、安全质量等方面的细致管控，保证项目的有序进行，提高项目质量。

3.BIM技术应用

3.1.三维建模

通过对以往施工图纸的观察分析发现，其所涵盖范围大多相互分离，关联性较差，再加上道路桥梁工程自身所固有的复杂施工环境与施工工艺，导致潜藏于施工中的各类问题难以挖掘。本项目桥梁部分上部结构为波形刚腹板连续钢构，结构复杂，在二维的平面图纸上很难得以体现，存在一定的技术隐患。利用Ｒevit对桥梁进行精细化的三维模型创建。三维模型能够将桥梁工程中各个构件之间的关系及作用机制进行全面的详细的呈现，可视化的三维模型对图纸进行了生动及清晰的表达，确保了设计的准确性和可靠性。相比较于传统的人工图纸审核，所需投入人力少、所需时间周期短、达到的效果更加显著。

3.2.2BIM工程量统计

在创建项目工程模型的过程中，通过软件计算统计功能输出相应工程量，并且随着模型的修改工程量也会随时更新，更加准确地辅助工程量高效核算，通过核算发现设计量中比较规则的结构工程量差异较小，而异形复杂的结构工程数量差异较大，利用BIM技术可以对工程量进行核算统计。在复杂工序施工前，技术人员对其进行三维剖解与分析，通过可视化的三维模型进行三维模型技术方案交底，消除工人理解障碍，提高工人施工效率

3.3.工程施工方案优化

在工程施工方案优化中BIM技术应用主要在3个方面:施工方案优化、施工场地布设和施工工艺流程优化。在Ｒevit精细建模后，结合Autodesk系列软件Navisworks强大的可视化、审查、漫游功能。分解三维模型并加入时间概念创建四维施工模拟动画，输出更为生动形象的四维施工进度表，通过可视化呈现项目工程施工计划。对施工工艺流程和施工技术方案的设计决策提供科学理论和技术支持。提高工作效率，保证工程质量。

3.4.构建BIM进度管理体系

在应用BIM技术开展公路施工进度管理的过程中，要使BIM贯穿于项目全生命周期内。从当前的情况来看，公路施工进度管理中传递着大量与工程建设相关的信息，而BIM作为信息管理技术，能够对工程中产生的这部分信息高效管理，达到控制施工进度的目标，保证工程在限定时间内完工。为使BIM技术在进度管理中的作用得以全面发挥，要依托BIM构建一个科学的进度管理体系，运用相关软件，对公路施工进度管理流程加以改进并完善，借此来增强进度偏差纠正的时效性，通过进度管理促进项目整体管理水平的提升。

3.4.1.

创建信息平台

利用先进的无人机技术，在施工现场上方以航拍的方式记录相关情况，随后将现场的地形数据输入GIS中，由此能够快速得到各种地形工程量，如路基的土石方量等。无法通过无人机航拍获取的工程量，如沥青混凝土铺筑量、管涵安装量等，可以借助智能终端采集现场数据，经无线网络传给BIM平台[1]。通过上述方法收集施工信息，能够使信息收集效率得到进一步提升。

BIM技术最为突出的特点是可视化，为实现公路施工进度控制可视化的目标，可在现场加装监控及扫描设备，结合GIS系统和终端设备，收集与施工进度有关的数据，并用无人机航拍地形、土方量等重要数据，将数据传给控制中心，为BIM信息管理平台的创建提供可靠的数据支撑。

3.4.2.建立4D模型

为使BIM施工进度管理模型能够更好地在工程项目中应用，需要建立4D模型[2]，具体方法如下：（1）通过分析对比常用建模软件的特点后，选用Civil3D创建公路三维立体模型[3]。在模型的创建过程中，要获取相关的地形数据，该数据可由现场勘查获得，现场周边环境可利用无人机航拍获取。（2）将获取的地面高程数据创建为DEM文件后，导入Civil3D软件中，该软件能够借助三角曲面完成地面高程分析；随后选用Project软件[4]，制定公路施工进度甘特图，完成数据添加后，能够使进度的对比分析更加直观、（3）将公路3D模型及施工进度的相关数据，全部导入到Navisworks平台中[5]，完成4D模型的创建，这样便可模拟公路施工工序，实现各工序的进度预测，掌握施工动态，为方案优化、影响因素消除以及进度计划的执行等提供支撑。

结束语

综上所述，在公路工程的施工阶段通过BIM新技术的融合，BIM技术将信息数据进行集成，利用模型进行项目总体施工策划、图纸会审、方案模拟、复杂结构技术交底、工程量核算等，高效的实施流程以及精准的数据弥补传统粗放管理模式，能提升施工阶段的总体效率。

参考文献

[1]江昊.BIM技术在公路桥梁施工中的应用技术[J].四川建筑,2022,42(02):127-128+131.

[2]陈俊.BIM技术在折达公路跨越桥项目中的应用分析[J].建材发展导向,2022,20(08):178-180.

[3]刘志中,裴佑生.BIM技术在高速公路互通立交设计及施工管理中的应用[J].北方交通,2022,(02):50-53+56.