孙广远
中铁第一勘察设计院勘察设计院集团有限公司 西安 710043
摘要：目前，我国交通行业发展迅速，公路在交通运输的过程中扮演着越来越重要的角色。仅采用传统的设计方法势必无法满足当前发展的需要。BIM技术的应用，能够很明显提升公路工程建设质量，但是其技术还不够成熟。在此背景下，本文重点分析BIM技术在公路工程设计中的应用策略。
关键词：BIM技术；公路工程设计；应用
引言
公路设计作为公路建设基本构成，国家对公路设计信息化需求逐渐增加，仅采用传统设计方式不能满足社会发展需求。BIM技术是数字信息化设计当中的重要手段，将其应用到公路工程设计中，可大大提高公路设计水平。论文以某市某段高速公路合纵断面设计为例阐述BIM技术的应用，以期为该技术在公路工程设计中的推广应用提供一定参考。
1、BIM技术的优势和应用特点
（1）参数化
在应用BIM技术的过程中，根据参数化要点做好建模工作，确保各项信息衔接操作的有效性，在一次创建后可以进行重复使用，在某一过程遇到问题的情况下，只需要对部分内容进行修改，就能够做好智能化联动操作。
（2）可视化
在公路工程运行过程中，BIM技术能够对全过程进行可视化操作，操作要点主要体现在公路梁体内部结构、施工方案、具体施工技术等方面。
（3）节省成本
BIM技术的有效应用，可以满足施工设计方案要求，在施工操作过程中准确控制成本，并建立完善的运算体系，估算所需成本，确保资源配置的合理性。
（4）加快工程进度BIM技术的应用根据施工方案要求，有效调整施工进度，确保项目进行的协调性。
2、公路 BIM 设计技术路线
BIM 模型建立的一个关键便是参数化设计，分为参数化构件与参数化修改。因为 BIM 技术的模型支持，可以以面对对象的设计方式进行构建，例如可以通过参数实现对象的反应，参数化的修改涉及到对象之间的结构约束和尺寸约束等方面。结构约束主要是指结合元素的关联性，尺寸的约束则是借助尺寸的约束，一般是以对尺寸变量的定义控制或者是以尺寸数值、逻辑关系的方式进行展现。在公路建设项目的设计期间，对于不同的设计元素、构件之间都存在约束，例如几何、逻辑等方面的约束。在公路建设项目的设计期间，这些约束都可以通过三维模型进行展现，这也是三维模型相对于二维模型的主要优势，但在 BIM 模型中，通过参数化设计，便能够进行自动化设计，在设计期间可以实现动态化的修改与关联，例如在公路横断面设计期间，可以借助边坡和路基的约束关系实现比例的控制。
在 BIM 技术应用过程中，信息属于最为核心的内容，其主要涉及到几何与非几何信息，其中非几何的信息主要是以材料和成本为主。在设计期间以及项目建设期间都可以围绕着信息进行分析，BIM 软件在构建三维模型方面，可以实现对信息的集成化管理。以路径的施工设计为例，在路基设计阶段，模型主要涉及到地基处理、填料以及边坡的坡率计算等方面，这一些都是三维公路信息模型的重要构成因素。在公路设计期间，BIM 技术的应用主要涉及到工程量的统计、可视化的展现以及施工图纸的设计、施工内容的报表等。
2 BIM技术在公路设计中的具体应用
（1）建立公路工程BIM模型
公路设计过程中，首先要根据工程的设计情况来建立BIM模型，其要达到数据精确度的要求，能够深入的了解施工环节的具体情况，可以使得公路工程项目的施工顺利进行。利用该模型掌握各个方面的信息，应用也更加的方便快捷。目前的公路工程BIM技术应用实践中，需要通过多种软件联合应用材料满足要求，但是这些软件的施工还不具备互通性，只能通过自身的软件来出施工图，不能满足设计和施工的实际工作需要。且各个结构部件都有自己的信息模型，利用BIM技术能够进行各个部件的参数化模型的建立和应用，使得工程项目施工可以顺利的进行。在公路工程设计中应用BIM技术建模之后，通过模型的计算分析，主要是针对局部模型计算和整体模型计算。在局部模型计算环节，可以充分的使用前期的建模成果来进行，从而可以更好的缩短工作的时间。在整体建模的过程中，可以将公路工程中的整体结构信息和相应的图形数据联合应用，但是还应该注意到公路工程所存在的特殊性，结合当前的计算能力，进行公路工程的进一步优化设计，然后可以确定公路的整体模型，使得公路的互联和数据传输得到有效的加强，使得模型数据计算效率得到，与能够满足公路工程的正常使用需要。
此处最好能插入一些BIM设计成果图片
（2）公路工程的多专业设计校核
传统设计工作在设计阶段结束后，仍然存在大量的设计改动及变更，流程较为复杂，影响最终设计对施工的指导效果。一些设计中的专业内容，如公路构件埋深、涵洞标高、公路高程等，无法精确定位，现场施工中还存在诸多不确定因素。故在设计当中应落实可靠的设计校核，提前发现潜在问题，规避设计失误，确保设计为施工提供的全方面指导。以a城市某段高速公路的纵断面设计为例，其全线三维设计按照标段划分，选择Bentley平台结合2007版CAD三维平台建模，为简化建模过程，基于Revit平台工具再次开发，最后以项目集成平台，对各项BIM数据融合，提高模型功能性。设计阶段利用实地地形及无人机摄影技术得到初步的BIM模型，设计人员考虑现场情况及公路建设要求，综合设计模型，以综合对比分析、路线限界校核、碰撞检测等方式提高设计校核质量。多阶段的设计同步开展专业的设计校核，有效规避设计失误、净空不足等。优化后的模型可为后续工程施工提供全面、准确的参数支持，避免施工中出现诸多设计变更。
（3）一体化的信息管理系统
构建一体化的信息管理系统一直都在公路管理中发挥非常重要的作用。一体化的信息管理过程不仅可以规范公路工程各方面的内容，更可以有效地实现高效管理，最终才能够提升使用资源的效率。此外，借助计算机技术来构建一体化的信息管理系统时，专业人员更可以将各类施工方案、图纸设计和施工招标过程更好地集中在一起，这样才能够更好地设计出与工程相互适应的一体化信息管理系统。多数公路工程内部包含了较多的数据。因此，将 BIM 应用中涉及设计阶段的问题和经验反馈回设计阶段，将有助于完善工程全生命周期的数据流转与管理。全生命周期共享模型见图1。
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图 1 全生命周期共享模型
（4）施工模拟
公路工程的建设施工阶段，要做好工程进度的严格管理和控制，应该在书面和口头方面逐步进行，通过利用 BIM 技术可视化的特点，能够充分的了解工程量信息。在编制项目进度计划的过程中，通过关联 BIM 模型，能够实现三维向二位的转变，从而可以实现动态化、直观化的转变，工作人员可以充分的掌握工程的施工进度，然后利用移动设备来获取现场的施工信息，能够合理的使用人力、物力等各项资源，实现成本的有效控制。
结语
随着我国公路事业的逐步发展和进步，BIM技术应用逐步被业内所重视，应用范围非常广泛，也取得了非常好的效果。在公路工程中应用BIM技术，能够全面提升设计方案的水平，并且及时的发现设计的缺陷以改正，以更好的促进公路工程整体水平的提升，满足现代化交通的运行需要，实现人类社会的可持续发展。
参考文献
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作者信息：孙广远 教授级高工 从事公路设计