王珏
1.天津市政工程设计研究总院有限公司，天津，300457
摘 要：自2002年起，随着信息技术的不断发展，BIM技术开始出现在人们的视野之中。经过近二十年的发展，BIM技术渐渐地走向成熟，到如今已在建筑行业中得到了广泛的应用。而在路桥隧工程项目中，BIM技术的推广和发展则略显缓慢。本文论述了BIM技术在路桥隧工程中的应用现状与存在问题，并针对BIM技术在路桥隧工程中应用的阻碍原因进行了分析，最后本文结合笔者经验提出了现阶段BIM技术在设计院的发展之路。
关键词：BIM，路桥隧工程，应用现状，发展前景。
0 引言
从上世纪90年代开始，二维计算机绘图逐步替代了手工绘图，促进了生产效率的极大提升。如今，BIM三维设计技术正处于蓬勃发展之中，它在可视性、多专业设计协同性、施工管理和后期运维等方面比传统的二维计算机绘图方法又向前迈进了一大步。不论是建筑行业、交通土建行业，还是水利等其他基础设施建设行业，均将其视为未来“设计-施工-运营-养护”全生命周期应用的重要技术手段。但是，BIM技术经过近二十年的发展，其在路桥隧工程中的应用发展则比较缓慢。
1 BIM技术在路桥隧工程中的应用现状与存在问题
自BIM技术引入我国以来，我国部分大型设计院积极探索BIM技术在路桥隧工程中的应用价值与实施模式，并在某些大型项目的设计实施过程中逐步深入应用BIM技术。尤其是近年来随着雄安新区基础设施的大力建设，雄安新区工程建设项目在勘察、设计、施工等阶段均采用了BIM、CIM等技术，期待其可为雄安新区智慧城市的建设发挥积极作用。但近年来BIM技术在路桥隧工程中的应用发展较为缓慢，依然停留在展现三维成果及碰撞检测等可视化方面的应用程度。BIM作为信息模型，其在信息方面的优势未得以充分发挥和利用。综合分析，目前的BIM技术在路桥隧工程中的发展阻碍主要出自以下两个方面的原因：首先是目前广泛应用于建筑设计的BIM软件难以符合路桥隧工程的设计需求；其次，现有的BIM技术在路桥隧工程中的生产效率并不高。
1.1 目前广泛应用于建筑设计的BIM软件难以符合路桥隧工程的设计需求
路桥隧作为线形工程，与相对独立的建筑工程十分不同。（1）建筑工程所具有的特点：结构复杂、设备众多。从专业类别来看，建筑设计涵盖了建筑、结构、工艺、给排水、电气、暖通等多种专业。所以，多专业的协同设计对于建筑设计来说显得尤为重要。而BIM技术的三维可视化设计、多专业协同设计及碰撞检查正是对于此类复杂的工作有着明显的效用。但在路桥隧工程中，其所含专业（路、桥、隧、水、电等）均为线形工程，多专业间沟通协调的难度较低，大部分情况下仅需要一张横断面图即可完成多专业的协作工作，对BIM技术多专业可视化协同设计的需求并不强烈。（2）路桥隧工程的特点：相比于建筑设计所涉及的局部地块，路桥隧作为线形工程，有时其工程范围可长达几百公里，其受外界影响的因素更多。首先是地形、地质条件的复杂变化：受地形图测绘精度与勘查布孔间距的限制，BIM的地形模型与地质模型难以真实还原现场条件，从而造成边坡防护、涵洞、隧道等施工图难以达到建筑设计的准确性。尤其对于山区公路来说，常常因为地形与地质条件的变化而出现边施工边设计的情况。其次，由于路桥隧工程与周边的地形、路网有着十分紧密的联系，其设计成果处处不一，难以通过建筑设计的标准化模块理念进行快速的构件组合设计。这种情况下，BIM技术作为“所见即所得”的三维设计技术，要求精确还原各个设计部分。
由于细节的不一致而引起的频繁的设计改动无疑将大幅增加路桥隧BIM设计的工作强度。而建筑设计一般作为独立项目，涉及的范围仅有所在地块，相对独立，且建筑设计以标准化模块为主（门、窗、墙等），类似于拼接积木，更加适合应用现有的BIM技术。
1.2 现有的BIM技术在路桥隧工程中的生产效率不高
BIM技术在路桥隧工程中的推广，另一个阻力是BIM技术的生产效率问题。计算机在国内大面积推广后，计算机绘图替代手工绘图仅用了5年左右的时间。而BIM技术已经发展了近二十年，仍未取代二维计算机绘图技术，其根源在于目前的BIM技术无法为设计院带来生产效率的革新。目前，基础设施建设行业的发展已开始放缓，设计市场的竞争越来越激烈，设计周期越来越短。在保证设计质量的前提下，设计效率成为了设计院间竞争的重要方面。在公路与市政道路工程中，二维CAD设计的生产效率已经被提升到了极致，各类本地化软件、辅助插件层出不穷。而以目前的BIM设计手段，仍难以与传统的二维CAD设计相比，生产效率十分低下。其原因在于目前的BIM路桥隧设计软件的本地化严重不足，市面上缺少一套符合我国设计人设计习惯的从设计到出图的本地化软件包。
2 BIM技术在路桥隧工程中的应用前景
受限于目前的BIM软件，路桥隧工程实际应用BIM进行正向设计存在许多不便与困难。但是，软件的问题终将被解决，BIM的先进理念若能在路桥隧工程中得以实现，将为整个行业的生产方式与生产效率带来重大的变革。（1）三维可视化设计。三维可视化特征即是“所见所得”，BIM技术为可视化提供了巨大的可能，用三维立体实物图形替代以往的线条式构件。对于地形较为复杂的路桥隧项目，三维可视化设计可便于设计人员实时从总体角度审视设计方案，避免由于考虑不周而出现的设计返工。（2）工程量计算。依据已建成的三维模型出具工程量是BIM的优势。例如，根据已建成的模型出桥梁各构件的准确工程量；根据实测地形数据及道路高程生成模型，可以统计出土石方工程量。（3）设计交底。传统二维图纸的设计交底不够直观，难以精确表达复杂的构件搭接关系，接底人对交底内容的理解也容易出现偏差。基于三维BIM模型的设计交底可有效提高交底内容的直观性和精确度，易于工程建设的各参与方更好地了解设计方案与设计意图，将图纸中的质量隐患与问题消灭在施工之前，使设计施工图纸更符合施工现场的具体要求，避免返工浪费。（4）助力投标、方案汇报。在工程投标及方案汇报的过程中，BIM技术可以直观、明了地展示设计方案。结合3ds MAX、Lumion等专业渲染软件，配合VR漫游技术，可使BIM模型更具感染力和说服力，提高方案汇报效果和中标几率。
3 关于BIM技术在设计院的发展之路的探讨
在各大软件开发商和大型设计院的带领下，路桥隧BIM技术的发展正呈现出一片欣欣向荣的景象。以华东院、一公院为代表的几家国内大型设计院已经展开了BIM本地化软件包的研发工作。2018年9月，中交第一公路勘察设计研究院和BENTLEY软件公司正式发布了双方共同合作研发的道路工程BIM正向设计软件CNCCBIM OpenRoads。该产品主要面向公路、市政设计院，推动了现有BIM设计软件的本地化进程，提升了国内用户应用BIM技术的效率，使得BIM技术在我国交通土建行业的未来可期。逆水行舟，不进则退。在这个工程设计行业生产手段革新换代的过程中，能否紧抓BIM技术发展的契机大力探索和发展BIM技术，对于各大设计院来说显得越来越重要。笔者认为，在目前的技术发展和应用水平下，对于大型设计院来说，其BIM机构最重要的职责是BIM技术的研发与支持工作。BIM能做什么、怎么做，均由专业的BIM机构来探索；而BIM模型的设计与具体应用则应由一线设计人员来完成，使BIM模型在制作的过程中可以帮助设计人通过直观的形式及时了解设计方案的遗漏与不足，以随时改进。对于难以投入大量人力与资金的设计院来说，则需紧跟最新的BIM技术，向走在前沿的设计院学习并将之实际应用起来，做好准备，在BIM技术真正来临的那一天以最短的时间完成转变。