李军
中铁六局集团太原铁路建设有限公司山西太原030000
摘要：BIM技术是一种利用计算机建模将设计师和建筑商有机地结合在一起的技术。可应用于建筑、机电等多个领域。随着电子信息技术的不断发展，BIM技术将在更多领域得到更好的应用，从而提高质量和效率。公路设计是一项复杂而系统的工程。为了更好地设计公路，有必要应用BIM技术使公路设计有效。为了提高公路设计的效率，我们可以得到更好的设计质量。
关键词：公路工程；建设阶段；BIM技术；实施探索
导言：BIM是在信息化背景下提出的一种创新的工具和生产方法。它引发了欧洲和美国等发达国家建筑业的变化。BIM在建筑工程行业的应用为建筑工程设计、施工、运营和维护的整个生命周期服务，并为项目的所有参与者提供了一个共同工作和顺利沟通的平台。在避免错误、提高工程质量、节约成本、缩短工期等方面具有显著优势。我国的BIM技术发展较晚，特别是在道路工程行业还处于起步阶段，因此有必要研究BIM技术在道路工程行业的应用。
1BIM概述
1.1BIM定义
BIM即建筑信息模型，其最早是由美国乔治亚理工大学建筑与计算机学院（GeorgiaTechCollegeofArchitectureandComputing）的查克伊士特曼博士提出，他对BIM做出的定义为：建筑信息模型是将一个建筑建设项目在整个生命周期内的几何特性、构件要求与构件性能信息综合到一个单一的模型中，同时这个单一的模型的信息中还包括了施工进度、建造过程的过程控制信息。综合各国BIM标准，笔者将公路工程BIM定义为：利用三维信息化技术，为实现公路工程各利益方的信息共享与交付，提高工作效率、资源利用效率，并为工作决策提供依据，而建立的集成公路工程全部有用信息的模型。
1.2BIM特点
1.2.1可视化
BIM以三维技术为基础，其模型附加了几何信息与非几何信息，不仅可以用于效果图的展示及报表的生成，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都可以在可视化的状态下进行。
1.2.2信息化
信息化是指培养、发展以计算机为主的智能化工具为代表的新成产力，BIM的本质即利用信息化技术提高整个建筑行业的生产效率。BIM具备信息获取、信息传递、信息处理、信息再生、信息利用的功能，并且其集成的建设工程信息不是孤立存在的，而是一个具有庞大规模、自上而下的、有组织的信息网络体系。
1.2.3协同化
协同增效是企业技术改造整个工程建设行业的重要途径。BIM技术可以改善过去所有建筑行业参与者的宽松管理体系，减少信息损失，并利用所构建的数字信息模型，将各方聚集到一个平台中，提高设计质量。
2公路工程的设计阶段
2.1保证概念设计阶段决策正确
在概念设计阶段，设计师通常需要同时对多个问题作出决定，例如确定建筑物的建造方向，考虑建筑物的总能耗，以及随后的操作和维护。然而，如果可以基于BIM技术，它可以同时模拟多个方面，然后进行比较和分析。这可以建立一个比传统二维图纸更直观、更方便的三维模型，从而为决策层次做出相应的开发决策。为决策提供依据。并在很大程度上保证了决策的正确性和可操作性。
2.2更加快捷与准确地绘制3D模型
传统CAD设计模式下所建立的3D模型，其是将多个2D平面图形所组合而成。至于BIM软件所建立的3D模型则是直接来自于其所拥有的3D建模平台。针对公路枢纽设计中采用BIM模式，其便是利用BIM技术直接基于三维模型基础上所搭建出的3D模型，且借由BIM技术中的三维道路模型导出功能，其3D模型还能基于任一平面视图来产生，由此将极大增强设计成果的直观性与便捷性，而无论业主、施工方或者设备供应商，其均能基于此平台展开有效沟通，这将有助于建筑工程修建质量的进一步提升。
2.3多个系统设计协作进行、提高设计质量
由于通设计模式下的建筑功能系统设计，设计者并不能提前掌握建筑的整体状况，因而极易产生各种各样的矛盾与冲突，诸如结构、暖通、机械、电气等。这样在运用了BIM技术后，其将对建筑的整体参数予以明确反映，由此不仅能大幅缩短工程的设计时间并减少可能出现的设计纰漏，且同时基于BIM分析软件，还能全面分析拟建项目的多个方面，诸如项目结构的合理性，空气流通性、光照、温度以及排水等，而借由以上信息反馈，将能促使BIM模型的进一步完善。
2.4灵活应对设计变更
BIM技术在公路工程中的应用，启动肌腱可以获得公路检票器的整体参与，虽然是一种变化，但可以实时更新，使项目参与能更灵活地响应设计变化。例如，对施工计划的细节修改。BIM软件将能够同步更新其相关区域，如更新平面图、高程图、三维视图和绘制信息列表，这样就连设计也能及时传递给相应的施工部门。它还避免了重复修改所造成的时间和金钱的浪费。
2.5实现沉浸式漫游
基于BIM技术中的漫游功能，将能帮助施工单位直接深入建筑内容了解任何位置的具体情况，而后方便设计者依照内部实际情况来对相应的三围模型予以合理协调，并可借助对装修方案的模拟来确保方案的合理性。诸如苏锡常南部高速公路太湖隧道部分，其在实际修建过程中便是接触了BIM技术的漫游功能了解到了隧道运营实际状况，并对隧道中的行车安全进行了相应的模拟，由此确保了隧道中相关专业之间的协调一致性。
3BIM技术在公路设计中的应用
3.1BIM技术在公路工程立项阶段的应用
公路工程的施工阶段是一个非常重要的阶段，因为在这一阶段，公路设计人员需要对公路工程的可行性进行一定的分析，并且只论证公路工程是可行的。然后可以继续进行后续工作。此外，在公路工程施工阶段，公路设计人员还应规划公路工程的路线走向和施工方案。利用BIM技术进行仿真，可以非常直观地分析公路工程的可行性，避免了许多繁琐的计算过程和演示过程。
3.2BIM技术在设计阶段的应用
公路设计需要结合公路项目沿线的地理、地质情况对公路设计方案进行综合性的考虑，公路设计方案中需要从公路的功用、走向、工程量、成本以及对周边区域辐射等多种因素出发对公路设计方案进行综合性的考虑。对公路设计方案进行分析需要对公路设计方案进行建模分析，而借助于BIM技术所具有的强大计算能力能够完成各设计方案的建模分析，通过分析结果可以从各方面对公路设计方案有着直观的了解。在公路设计过程中，BIM技术所具有的强大计算能力、信息实时共享能力和仿真建模能力能够帮助公路设计人员更加直观的观测公路设计情况，借助于BIM技术强大的计算能力能够帮助公路设计人员及时的发现公路设计中所存在的问题，从而实现及时的修改。此外在对公路设计进行修改时，BIM技术能够对公路设计方案中与修改量自动进行对比与调整，而无须像以往纸质设计中需要进行大量的绘图修改，从而节约了大量的时间。此外，BIM技术还可以根据需要直接生产地图或图例，以便于公路设计人员对公路设计做进一步的分析。
3.3BIM技术在外业期间的应用
公路设计是一项复杂而系统的工作，其中将涉及大量的外业工作。为保障公路设计取得良好的设计效果需要在公路设计开始之前积极做好外业工作，外业工作的主要内容是指对施工地点的考察，并就施工现场的各项数据进行详细的记录，以便为后期的公路工程设计提供大量设计数据，保障公路工程的设计效果。在这一过程中将会涉及大量的数据，借助于BIM技术的强大计算和数据整理能力能够将外业工作中所获得的大量数据进行整理归纳，以便于能够更好地将公路设计中所需要的各种数据有机的整合在一起以供公路设计人员使用。BIM技术所具有的数据实时共享像将能够极大的提高公路设计的效率与效果。
3.4公路工程的BIM模型参数化建模
BIM技术在公路设计中应用的基本出发点为三维可视化建模，这主要是因为公路工程设计的构件造物比较多，必须要通过建立参数化的模型才能够对公路设计、施工以及运营中的各种信息进行技术调整。可以将公路工程三维模型参数化建模分为四个阶段：（1）建立三维地质模型作为地形参数，BIM技术可以输入现有的三维地质图形自动生成三维地形空间图，并能够直接输入测量数据对模型进行修正和更改，比如：可以通过GIS数据直接进行输入，BIM模型就会自动对地形图进行修正。（2）公路平纵线参数化模型的建立，主要的参数有：平曲线、缓和曲线、竖曲线、坡度、坡长以及直线长度等，可以通过参数建模的过程中将这些参数建立起相应联系，比如：在设计纵断面的过程中，就可以将地面线与设计线，借助竖曲线的拟合形成空间曲线，同时还可以利用三维建模将参数之间的关联耦合关系计算出来，这样一来就能够为三维路线模型的形成提供极大的便利。（3）横断面参数化设计，横断面的参数主要包括：路基的宽度和高度、路面型式和厚度、路肩、护栏、超高、边坡、路缘石以及排水设施等，这些都能够通过BIM技术实现参数化设计，同时还能够根据点的约束形成各参数之间的联系。（4）建立关键构造物子模型如：桥梁和隧道，在建立子模型的过程中，需要对桥梁或者隧道内部的构件布置、连接构造以及钢筋设计等进行全面的分析和考虑，对于构造物的类型在整体模型建立中只需要粗略地进行表示即可，能够有效提升整体模型的调用效率，同时也便于对局部构建进行优化和改进。
4BIM技术在公路工程造价中的影响表现
4.1BIM技术对工程决策的影响
在决策阶段BIM技术的应用可以为项目决策人员提供更加直观的工程效果，清楚地将所有的数据展现在决策人员面前，因此在进行决策的时候的准确度就得到了保证，换句话说也就是BIM技术可以对工程造价的信息更加准确的掌握，可以为决策者提供估算投资依据，建设单位通过对BIM模型的研究结合自身的条件及财务来对项目进行调整。公路工程数量众多，工程复杂。因此，BIM技术的应用可以为可视化和仿真提供数字基础。在决策阶段，也可以通过比较投资模型来选择最佳的投资计划，以确保项目的顺利进行。经济利益。利用BIM技术还可以模拟公路工程中的一些风险因素，为工程成本风险规避和降低工程投资风险提供依据。
4.2BIM技术对设计概算的影响
在概算中BIM技术的应用主要是将设计导入公路工程的信息模型中，这样可以通过模型的建立得到相应的工程量文件，之后利用模型对比的方式来获取相应的概算书，并且通过设计模型的导入可以更加全面的反映出公路工程的设计要点，可以为设计的调整及更改提供可视化依据，从而减少设计上可能出现的错误，为之后的预算工作提供准确的设计依据。同时在BIM模型中可以构建成本模型，其可以对施工清单定额进行套取，并对其进行处理得出较为粗糙的工程造价文件，减少概算计算时间。
4.3BIM技术对工程造价预算的影响
预算是公路工程造价中极为重要的一部分，其直接影响了之后工程造价管理工作的规划及进行，因此必须要预算可以在最大限度上与公路工程项目的实际情况相符。而BIM技术其所提供的数字建模支持可以为工程预算提供相关的参数标准，使其计算数据更为准确，例如在公路建设中其土方开挖的工程量就可以采用BIM技术进行更加直观的展示，使工程量数据更加可靠，这也有效的减少了预算变更情况。
4.4BIM技术对工程造价结算的影响
BIM在竣工结算阶段的应用将工程构件、施工进度、材料、生产商等价格信息输入BIM模型内，工程竣工阶段对BIM数据库内所有数据进行整合，可直接获得项目真实造价情况。
4.5BIM技术的应用对工程造价管理系统的影响
在公路工程设计中，所使用的软件主要是cad。在实际应用中，可以建立数字地面模型，但应用精度也较差。这也使得项目成本管理系统出现数据错误情况，影响了项目成本的最终管理效果。然而，BIM技术的应用可以提高cad建模的质量。目前最常用的BIM软件是可与cad对接的revit软件。因此，在建立数字模型时，可以更准确地达到设计要求。该信息模型可以为工程成本管理系统提供更准确的数据支持。
结束语
总而言之，BIM技术是土木工程领域中一个非常重要的前沿技术，对促进现有设计方法、施工方法和管理模式的改进具有非常重要的作用。因此，加强BIM技术在公路设计中的应用是非常必要的。在公路设计中应用BIM技术可以有效地构建公路结构树，建立立体模型参数化建模，为公路设计提供先进的技术支持。同时，通过信息管理和优化、工程数量统计和规划，有效提高工程质量，缩短工期，节约成本，从而有效地促进了我国公路工程的发展，提高了我国公路设计水平。
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