摘要：BIM技术是一种从2D到三维模型数字化的新型工具，它通过计算机来建立一个带有几何和非几何信息的虚拟模型。不同专业不同分工的人可以通过协同平台对项目的不同阶段，如设计、施工、运营，维护进行全寿命过程合作与配合，以此来提高工程质量，缩短工期，节约成本。本文以贵州都安高速公路为案例背景，分析了采用BIM技术作为手段来指导高速公路施工的合理性、先进性和前瞻性。
关键词：高速公路；BIM；三维模型；可视化
1 前言
自2017年以来，我国工程建筑行业掀起了一股BIM应用热潮。无论是设计单位，施工单位，还是建设单位都把BIM技术看做是当前的一种新型的技术革命。从如火如荼的培训讲座到各个部门的BIM竞赛再到公司的KPI指标的硬性规定可见端倪，BIM的使用和推广正在成为未来建筑行业发展的一种趋势。与此同时，在我国公路桥梁工程建设中BIM技术也越来越凸显其优势。
2 BIM的起源和发展
1974年，美国学者Chuck Eastman在其论文中提出了建筑信息模型的概念。它是一种将建筑的全寿命周期进行数字化表达以达到数据的共享、优化、协同以及管理的技术和方法。
随着互联网的飞速发展，电脑和手机的普及，特别是5G时代的到来，人与人之间的沟通越来越轻便快捷，无论是生活还是工作都需要一种全新的面貌进行更替，从传统的工程建设中可以看到很多弊端，主要表现在工程阶段划分繁琐，专业协调难度大，设计变更反复，工程量多次计量等方面。以公路工程为例，以往每个项目都要经历规划、设计、施工、采购、运维等阶段，而每个阶段又由不同的部门来承担，部门与部门之间各做各的，彼此联系太少形成脱节，信息出现的不对称和不连贯性带来的是整个工程项目工期的延长和资源的浪费，从全局来看，建筑工程信息化是目前制约国家高速发展的短板，也是我们与国际建筑市场竞争的核心。
2019年，深圳市福田区首次在全国发布通知，鼓励采用BIM进行全过程正向设计，在祖国大地上先后有很多项目采用了BIM技术，取得了良好的社会和和经济效益。所以全面的推进BIM技术在工程建设领域的应用势在必行。
3 BIM的优势
BIM的优势主要体现在可视化，简单高效，透明化，动态更新，全专业合作、节约成本、提升管理效率，提升企业的应用水平和竞争力，实现资源共享等方面。
其中，可视化虚拟模型或三维动画可以起到立竿见影，所见即所得，降低专业理解难度，便于沟通、讨论、决策，时时修改的作用。
通过BIM平台共享组织参建各方在项目全寿命周期不同阶段通过同一个建筑信息模型协同办公。
在工程量计算方面，和传统的不同阶段采用不同的估算概算预算反复计量反复修改不同，BIM可以实现自动化分析，能够精确提取工程量信息，生成项目数据报表，不会出现"黑色地带"，便于成本控制，减少不必要的额外支出。
通过BIM模型的拆分，施工单位可以制定相应的施工方案，模拟施工动画，实现安全监控，预测风险，及时对不合理的方案进行纠偏，这对公路工程施工安全管理和进度控制是十分裨益的。
4 BIM应用的误区和障碍
作为一种全新的工具和思想，对BIM的认识，我们既不能只停留在三维建模上，也不能刻意的夸大其功能无所不能。BIM软件远远不止我们常看的几种，它们是一个集合，广泛的分布在工程建设的不同阶段，主要有概念设计，可研阶段，三维建模阶段，模型分析阶段，出图阶段，施工管理阶段，工程算量与预算阶段，进度计划和平台共享阶段。它是一个完整的闭合的生态应用体系。
BIM技术虽然优势明显，但是在我国建筑工程领域的引进并没有那么成熟，由于其硬件成本和对专业技能要求高，所以其推广难度也很大。BIM目前在公路工程施工中应用的主要障碍体现在以下方面：
首先来自于管理层和技术层不统一，思想得不到根生。BIM技术不是简单的三维数字化技术，也是一种先进的工程管理思想。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
第二，BIM人才队伍的引进和团队的建设存在困难。要大范围的开展BIM应用离不开人才队伍的建设，而且要求各个专业齐头并进，哪一个环节没有都不行。
第三，BIM模型非常复杂，一个道路工程项目包含成百上千个构件，如果每个构件单独自定义模型，势必严重影响工作效率，平台的搭建和族群的收录是非常必要的，需要长期的积累。
第四，另外BIM软件的成本也是十分昂贵，少则几十万，多则上百万。由于软件种类繁多，整合性差，需要进行二次开发，选择什么样的软件也是一个问题。
第五，一个完整的工程项目离不开各个专业的配合，这对每个专业的技能掌握也提出了较高要求。需要良好的平台提供不同接口来满足不同专业的需求，不同专业模型在经历不同软件的导入导出很容易出现数据信息的丢失。
最后，同一个工程模型由于建设阶段不一样，由不同阶段企业生成的模型各不相同，工作出现重复，无法形成统一。
5 BIM在公路工程施工中的应用
BIM技术在公路工程施工运用并不仅仅是三维漫游，施工动画模拟和结构碰撞检查。BIM技术还可以进行施工组织模拟，进度计划对比、质量控制管理、安全监控反馈。
碰撞检查方面，在本项目公路工程施工过程中，经常会遇到很多隐蔽的部位，比如地下管线工程，在设计交底前我们容易忽略这些部位的施工难点，而通过BIM技术我们可以很容易的实现空间碰撞检查，通过可视化模型成功地在施工以前就能及时发现交叉问题或施工间距问题，减少了不必要的工程变更。但碰撞检查并不是BIM技术的核心，因为其应用的频率很高，所以很多人误认为BIM的主要功能就是碰撞检查，事实上它只是BIM工具中很小的一部分。
三维漫游与施工模拟方面，通过BIM软件对本公路工程的三维模型进行施工模拟和漫游。在模型的建立方面，需要搜集的材料有地形图、高程点和等高线，道路模型的参数如几何形状、断面形式、边坡模板、桥涵水文、交通设施、环境设置等。通过借助BIM软件生成地形曲面，对错误的高程点进行修改编辑，根据道路路线和边坡模板生成道路模型，根据结构形式定义桥梁模型，还可以增加环境景观，交通照明等。在BIM软件中设置漫游轨迹，根据不同的设计车速进行三维漫游，模拟公路建成后汽车行驶的真实感受，进行视距检查和安全评价分析。
施工模拟过程借助工程数据和建筑BIM模型的结合体，采用模型渲染工具numion以及动画制作软件navisworks来完成。以公路路基土方工程施工动画模拟为例，进行可视化动画展示需要考虑的因素主要有土石方开挖量、开挖顺序、机械车辆数量、基坑支护形式和土方开挖要求。
在BIM模型上可以对不同的施工组织方案进行分析，充分利用空间和资源整合，消除冲突，选出最佳方案。
在公路工程施工进度控制中，通过BIM系统平台可以时时记录每时每刻工程进度参数并显示当前的进度模型，计划模型和当前模型可以进行对照。
在公路工程质量控制中，通过施工现场管理人员反馈质量缺陷，由BIM平台推送给相关整改人员，完成整改后再次上传整改后数据参数，质量合格即可闭合一个检测点。
在公路工程安全控制方面，可以与质量控制采用相同的操作方法。
6 结语
BIM技术作为一种工程全寿命周期集成化产品开发思想正在逐渐渗透整个土木建筑领域。通过对本高速公路中BIM技术参数化、可视化应用的总结，可以明显的看出，BIM技术给公路工程施工和管理带来了极大便利，在节约成本，缩短工程，安全控制，质量控制，进度控制等方面和传统施工技术和管理相比优势更加突出。
对于施工单位来说，BIM可以帮助技术人员和管理人员快速理解设计意图、把握工程施工细节和难点、降低施工风险、提供更加便捷的管理手段。
参考文献
1 张文华.公路施工企业如何推动BIM的应用[J]人民交通.2019
2 李健 贲庆国.BIM的公路工程施工监测系统应用探索[J]中国公路.2018
3 沈 繁 张振环.浅谈BIM技术在公路桥梁施工管理中的应用[J]建材与装饰.2017
论文作者:李科
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/14
标签：模型论文; 阶段论文; 技术论文; 公路论文; 工程论文; 工程施工论文; 公路工程论文; 《基层建设》2019年第32期论文;