bim技术在高速公路管理中的应用研究
BIM技术在高速公路管理中的应用研究 陈亚洲 中国地质大学(武汉)工程学院 摘 要： 高速公路工程是我国交通枢纽的重要组成部分, 具有工程规模大、建设周期长等特点, BIM 技术已被应用到工程的全寿命周期, 包括设计、施工、后期运营维修等多个方面。文章简要介绍了 BIM技术的概念与特点, 从指导公路设计和控制工程成本两个方面, 探讨了 BIM技术在高速公路管理中的应用。关键词： 高速公路工程; BIM技术; 公路设计; 工程成本; 作者简介：陈亚洲 (1992 年生) , 男, 河南商丘人, 中国地质大学 (武汉) 硕士研究生。高速公路工程是我国交通枢纽中的重要组成部分, 随着我国高速公路建设速度的不断改进加快, 人们越来越重视公路工程质量问题, 加强公路工程质量的管理力度, 不仅可以保证公路工程的安全性能, 同时也能延长公路的使用年限1。目前社会已经进入大数据时代, 公路工程具有工程规模大、建设周期长等特点, BIM技术作为数字化发展的新技术用于公路工程是一个发展趋势, 目前 BIM系统被广泛地应用到各种建筑工程的全寿命周期中, 包括策划、设计、采购、施工、运行五个阶段, 同时 BIM还能有效地控制工程造价2-3。本文以 BIM技术的特点为基础, 拟从指导公路工程设计和控制工程成本两个方面, 对 BIM技术在高速公路管理中的应用进行探讨。1 BIM概念及特点BIM即建筑信息模型化, 与传统方法相比, 面对信息量较大的工程, BIM 技术更有利于工程的规范化、精细化管理, 可以大幅降低建筑工程存在的风险, 提高进程效率4, 基于 BIM的建筑设计软件技术主要包括以下特点。(1) 三维建模。BIM 系统的元素涵盖全部的三维构件, 几乎包括所有的建筑物信息, 可以给公路工程建立一个可视化的三维立体模型, 还可以方便快捷地进行数据更新及共享。该模型可以将桥面、桥墩等实体构造转化为数字化, 从而将信息储存于数据库里, 信息主要包括几何、物理、构造、技术等信息。(2) 可视化模拟。利用 BIM的三维技术在前期可以进行碰撞检查, 优化工程设计, 减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。BIM 技术能够非常直观地展示建筑具体信息, 减少建筑施工的复杂程度, 为建筑施工提供便利, 而且还能够解决传统二维施工图纸中遇到的重叠性问题。(3) 数据关联。BIM 在各种数字化构造实体中可以实现关联显示以及智能互动, 如果修改模型数据库中的任意数据, 将会立刻显示关联之处, 能有效克服传统工作中存在的软件沟通障碍等问题。设计会涉及到路基、路面、桥梁结构以及设备等诸多方面, 通过 BIM能够对其相关信息予以承载, 实现数字化。2 指导公路工程设计2.1 检验设计合理性不同专业之间的设计人员一般采用平面图进行交流, 既不直观又容易出错, 设计中一个专业间的不协调就有可能在施工中带来巨大的成本追加。BIM 模型在设计阶段对于设计校核、碰撞检查和工程量统计有明显的优势, 设计人员使用工作集和链接管理, 将模型进行整合和问题检测, 进行碰撞检查, 大大降低了施工过程中出错的可能性。2.2 指导设计变更在施工过程中如果发现了勘察时所忽略的特殊地质情况, 或是设计人员水平所限导致设计不合理, 为了保证公路的质量和稳定性, 需要变更原设计, 这时就需要管理层及时对新出现的突发情况作出反应, 以便指导接下来的施工。基于BIM的基本特点, 引用 BIM技术, 以求快速响应设计变更, 在控制成本的前提下, 得到新的设计方案。BIM在各种数字化构造实体中可以实现关联显示以及智能互动等, 比如设计图纸和图表可以联系在一起, 从而提高工作效率, 当对数据库中的数据进行修改时, 将会立刻显示关联之处。因为数据直接来自模型, 当施工时发现新的路况, 将实时数据可以轻松进行更新, 迅速地响应设计变更, 设计人员使用工作集和链接管理, 将模型进行整合和问题检测, 检查设计的合理性, 最终得出比较理想的设计方案。通过三维 BIM模型, 设置好标准化模板, 就可以直接生成二维施工图纸, 并对整个工程的施工过程进行模拟, 分析各个专业施工进度的合理性以及配合的协调性, 以便于对施工计划进行及时调整。3 控制工程成本由于我国存在很多的工程造价管理机构, 管理机构的数量非常多, 而且每个部门之间都有不一样的规定和标准, 再加上不同的机构和部门之间缺乏足够的交流和沟通, 还有一些技术和数据方面的问题, 这都导致工程造价需要的成本数据与其他部门之间的交流共享受到阻碍, 最终对工程造价的真实性和可靠性造成严重的影响。BIM模型作为参数化模型, 建模时各类构件就被赋予了尺寸、型号、材料等参数, 经过可视化设计的环境反复验证和修改, 可以直接应用到工程预算中, 为造价控制、施工决算提供了依据。其中, 如何进行快速而精确的土石方工程量计算在工程设计和施工中具有重要的意义, 基于 DEM土石方量计算的基本思想类似于体积积分的方法, 根据平面网格模型和离散点数据库, 分别差值计算出顶面网格模型和底面网格模型, 把相应顶面网格点和底面网格点高程差值作为积分高度, 单位网格的面积作为积分单元, 然后将这些柱体累加后即为所求的工程量, 其数学表达式为5:式中:h (x, y) 为网格点的高程差值, 一般认为当 h (x, y) >0时, 计算结果为填方, h (x, y) <0 时, 计算结果为挖方;V 为土石方体积。根据计算得到的工程量可以对施工成本进行合理的预算, 可以对公路工程中所消耗的人力资源以及物力资源进行预算, 同时还能对施工资源以及成本消耗情况进行合理的分析, 进而实现对公路工程的成本进行管理的目的。4 结论结合三维可视化和信息化等优点, BIM 技术在公路工程中已经得到了广泛的应用, 不仅仅是公路设计和造价预算, 还包括施工模拟、预防性养护、事故预防等多个方面。随着计算机辅助技术的不断发展, BIM 技术在实际设计过程中能够改善传统设计中存在的诸多弊病与不足, 不但可以提高决策、设计、施工的科学性, 也可以提高造价信息的准确性。目前, 现有的 BIM软件在道路剖面展示、造价自动计算等方面还存在一些不足, 这些空白仍亟待相关软件行业去开发和弥补。参考文献1赵朴花, 左建芬, 赵忠杰.BIM 大系统在公路工程管理中的应用J.中国高新技术企业, 2016 (29) :168-169. 2王芷淳.BIM 技术在工程造价管理中的应用研究J.江西建材, 2017 (1) :233, 239. 3张明.基于 BIM的高速公路施工管理信息化研究J.市政技术, 2015, 4 (33) :190-194. 4李冲.BIM 技术在公路工程管理中的应用J.工程管理, 2016 (17) :94-95. 5丰亮, 陆惠民.基于 BIM的工程项目管理信息系统设计构想J.建筑管理现代, 2009 (4) :15-19.
