BIM技术在高速公路工程中的应用研究

BIM 技术在高速公路工程中的应用研究
发布时间：2021-06-23T16:22:20.097Z 来源：《建筑实践》2021年第5期（中）作者：包红龙赵亚飞
[导读] 本文基于 BIM 技术，探索了 BIM 技术在高速公路工程中的应用。

包红龙赵亚飞
中交一个局集团桥隧工程有限公司410000
【摘要】本文基于 BIM 技术，探索了 BIM 技术在高速公路工程中的应用。

以 BIM 技术的一系列建模软件为基础，研究了 Civil 3d 与Revit 交互使用建立地形、道路、桥梁的三维信息模型。

研究结果表明：在地形模型的的基础上建立道路模型可以进行土方量的计算，生成土方调配图，进行施工便道的设计；建立桥梁模型对一些关键的分部分项工程进行三维的技术交底；将地形、道路、桥梁模型结合进行
4D 的施工模拟，合理的配置资源，现场空间分布等。

【关键词】BIM 技术高速公路三维模型 4D 模拟
随着技术、理论的发展、政策的推进，全球工程行业人士普遍认为 BIM 技术将成为建筑行业的革命性力量。

我国的基础建设发展迅猛，人们也在不断探索 BIM 技术在不同领域的应用，使之更好的服务于工程建设的需要。

BIM 技术是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各阶段工程信息的数字化模型，是对建筑产品及其功能特性的数字化表达[1]。

本文以某高速公路为背景，对工程的地形、道路、桥梁等进行三维的参数化模型的建立，并阐释其在施工过程中的应用。

为促进 BIM 技术在高速公路等线性基础建设工程中的应用提供技术借鉴。

1.参数化模型的建立
1.1 地形的处理
地形图是所有工程设计的基础，无论是二维还是三维数据，软件都必须能够准确的导入原始的地形数据。

AutoCAD Civil 3D 是 Autodesk 为基础设施领域用户打造的一款重要的 BIM 解决方案和设计工具平台。

Civil 3D 的基本程序代码使用面向对象的结构，提供了曲面、放坡、路线、纵断面、道路、横断面等丰富的专用设计对象，使之更加方便的服务于模型的创建。

图 1 三维地形模型
1.2 道路模型
Civil 3D 提供了丰富的路线平面，纵断面创建和编辑功能，路线偏移和加宽功能。

Civil 3D 还可以基于路线设计规范对平曲线和纵曲线设计合理与否进行检查，定制的标签样式可以直接添加到路线和纵断面对象上，并且标注随着路线的编辑动态更新，大大提高设计效率。

本文路线采用线元法创建，生成曲面纵断面，在纵断面的基础上生成纵断面图。

道路都是由一个标准横断面沿着线性延伸而形成的。

Civil 3D 中的装配就是横断面的样子，装配又是由更小的部件组成的，例如：行车道、路缘石、硬路肩、土路肩、边坡等。

道路模型以 AutoCAD Civil 3D 对象和数据（部件、装配、路线、曲面和纵断面）为基础，通过将路线和横断面设计元素与其他结构数据相关联完成的。

如图 2 所示为例，道路路基中有填方有挖方，根据设计图纸采用分级放坡创建道路边坡、排水沟与边坡防护。

另外可以通过对主线线路与地形的分析，选择合适的取土场与弃渣场等等。

图 2 道路模型
2.BIM 技术在施工中的应用
2.1 土石方量的计算
Civil 3D 中土石方量的计算就是曲面与曲面的叠加，在对每一个高程点的 Z 值进行差值计算后，再用三维几何计算模型进行精确地计算，但所依据不同的地形模型而采用不同的曲面构造方法，比如：栅格曲面，三角网体积曲面，三角网体量曲面，栅格体量曲面。

2.2 三维的技术交底
对于工程中的复杂结构，传统的技术交底过程中，技术人员难以用平面的图纸精确的表达三维空间结构，另一方面，施工班组在交底时理解的也非常吃力，往往难免会出现交底不全面和施工班组理解有错误等情况。

为了更精确的表达技术交底的内容，采用 BIM 模型对主桥的薄壁墩施工采用的滑膜技术和引桥 30mT 梁的制作进行三维的技术交底。

2.3 施拟工模
4D 模拟指在 3D 模型的基础上附加时间因素，工程的施工过程以动态的 3D 方式表现出来。

4D 模拟的核心就是将进度计划、三维模型、资源管理、场地布置等施工管理要素相结合。

进行 4D 模拟需要将模型的构建对象与进度计划中作业活动相对应而进行细分，主要包括：桩基、承台、薄壁墩、圆柱墩、施工机械、波形钢腹板箱梁、T 梁架设、路面及附属构件等等。

本文利用 Micro Project 软件编制施工进度计划，将编制完成的施工进度计划和施工模型链接到 Navisworks 软件中，根据逻辑次序和施工工艺要求进行 4D445 模拟。

通过 4D 施工模拟可以用于进度的可视化，现场施工机械的合理配置，识别潜在的施工流水冲突，资源分
配计划等。

图 5 4D 施工进度模拟
结论
BIM 技术的发展和应用给工程建设带来了巨大的收益。

三维地形与三维信息模型的结合，可以进行土方量的计算，生成土方调配图，
验证道路设计的合理性，选择最优便道设计路线；建立构建的实体模型，对复杂的分部分项工程进行三维技术交底，使施工班组更清晰的理解交底内容；将三维模型进行细化，进行施工进度计划的可视化展示，合理的进行设备定位，现场空间，资源分配计划等分析。

随着互联网计算机技术的不断发展，BIM 技术在工程建设中的作用也势必会越大。

通过 BIM 编程的接口（API），在 Revit 上进行二次开发，实现在 Revit 平台上快速创建复杂的钢筋模型，对模型碰撞检查进行设计方案的校核，减少设计变更。

通过对 BIM 技术在具体的高速公路工程的探索，感受到 BIM 技术必将会给线性基础工程的建设带来巨大的变革。

参考文献
[1] 张建平,曹铭,张洋.基于 IFC 标准和工程信息模型的建筑施工 4D 管理系统[J].工程力学 ,2005,22:220-227.
[2] 赵彬,王友群,牛博生.基于 BIM 的 4D 虚拟建造技术在工程项目进度管理中的应用[J].建筑经济,2011,09:93-95.
[3] 汪彬.建筑信息模型（BIM）在桥梁工程上的应用研究[D].东南大学,2015.
[4] 李俊超 , 李楼 .AutoCADCivil3D 和 3dsMaxDesign 在道路建模中的应用 [J]. 测绘通报,2013,02:91-94.
作者简介：包红龙，男，1993年 4 月，大专，助理工程师177****0522
赵亚飞，女，1989 年 6月，本科，助理工程师，177****0625。