導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的1篇高速公路工程設(shè)計應(yīng)用研究，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度及水平不斷提升，以BIM技術(shù)為代表的高新信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用于我國社會經(jīng)濟建設(shè)過程中。尤其是BIM技術(shù)，通過其強大的信息處理能力，可以有效實現(xiàn)依托于建筑工程項目數(shù)據(jù)夠講相應(yīng)的模型，并利用數(shù)字信息仿真技術(shù)對工程中真實信息進行直觀展露。工程設(shè)計階段作為整個工程的起始點，強化工程設(shè)計質(zhì)量是確保后續(xù)施工環(huán)節(jié)有序開展以及落實項目質(zhì)量要求的重要前提，通過利用BIM技術(shù)對工程設(shè)計階段提供必要的技術(shù)支持，為設(shè)計者提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計漏洞并進行有針對性的優(yōu)化提供便利條件?，F(xiàn)階段我國關(guān)于BIM技術(shù)相關(guān)研究尚存在較大發(fā)展空間，僅有部分重要高速公路中應(yīng)用片面化的BIM技術(shù)，即主要依托于BIM平臺模型構(gòu)建模塊將二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型，其主要應(yīng)用目的也局限于相業(yè)主方展示，而非用于指導(dǎo)施工。因此，切實落實BIM技術(shù)的三維輔助設(shè)計、專業(yè)協(xié)同問題是當(dāng)前建筑行業(yè)內(nèi)需要面臨的主要問題。

1BIM技術(shù)應(yīng)用概況

BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用為品質(zhì)工程建設(shè)提供有利條件，同時工程質(zhì)量以及人員財產(chǎn)安全也得到有效保障，除此以外，BIM技術(shù)在實際應(yīng)用過程中一定程度上可以提升工程風(fēng)險抵御能力，確保工程高效有序開展。從當(dāng)前實際發(fā)展角度分析，公路水運工程建設(shè)中應(yīng)用BIM技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展主流趨勢，BIM技術(shù)的應(yīng)用為公路水運建設(shè)工程步入新階段注入活力，在提升工程建設(shè)質(zhì)量的同時，也為民眾提供了更加安全、便捷的出行條件，為推動社會物資調(diào)運效率提供有力保障[1]。通過對公路工程建設(shè)經(jīng)驗進行總結(jié)梳理可知，項目生命全周期涉及到建設(shè)單位、設(shè)計單位等眾多參與方，工程開展過程中產(chǎn)生的信息較為繁雜，如果未能建立完善的共同渠道，會導(dǎo)致生命周期部分數(shù)據(jù)丟失，極大地限制項目管理水平以及效率提升，對行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標也會造成不利影響。在工程全生命周期中應(yīng)用BIM技術(shù)可以彌補傳統(tǒng)管理模式中信息碎片化、孤島效應(yīng)等短板，同時依托于互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建結(jié)構(gòu)完善、數(shù)據(jù)高度共享、施工管理可視化的項目管理體系實現(xiàn)以計劃、進度、費用、質(zhì)量、安全等管理信息動態(tài)驅(qū)動的多維度、多角度管理方式，實現(xiàn)對公路工程項目全生命周期的現(xiàn)代化、科學(xué)化、智能化、規(guī)范化、精細化管理[2]。

2BIM技術(shù)應(yīng)用特點

2.1可視化建模

從BIM技術(shù)應(yīng)用實際角度分析，可視化建模是該技術(shù)的核心優(yōu)勢之一，也是其得到廣泛推廣與應(yīng)用的重要技術(shù)依托。BIM技術(shù)在實際應(yīng)用過程中可以對公路設(shè)計階段涉及的路線、路面等多方面信息進行整合，隨后依據(jù)數(shù)據(jù)信息處理結(jié)果構(gòu)建相應(yīng)的3D信息模型，有效解決傳統(tǒng)CAD圖紙難以對復(fù)雜三維形態(tài)進行表述的漏洞，同時可利用BIM技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為可視化狀態(tài)，方便技術(shù)人員開展后續(xù)工作。除此以外，依托于BIM技術(shù)的施工體系在搜尋設(shè)計圖紙漏洞方面的效率也得到顯著提升，技術(shù)人員在實際工作中可直接針在BIM模型上進行相應(yīng)修改，有效提升圖紙設(shè)計質(zhì)量以及工作效率，為保障工程質(zhì)量奠定堅實基礎(chǔ)。

2.2工程量計算與分析精準化

通過BIM技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗進行梳理總結(jié)可知，依托于BIM模型可以對工程公糧進行運算與統(tǒng)計，實際操作過程中，計算機設(shè)備可以對模型中構(gòu)件的幾何屬性信息進行識別與處理，并得出工程量統(tǒng)計表。工程管理者將模型以及實際工程量統(tǒng)計表進行橫向?qū)Ρ燃纯擅鞔_二者之間是否存在差異以及差異之處，隨后即可開展有針對性的核查，明確導(dǎo)致問題出現(xiàn)的原因[3]。以土石方工程量為例，作為工程預(yù)算以及結(jié)算階段的爭議點，技術(shù)人員可以利用BIM技術(shù)對土石方填挖方量進行精準、高效的計算，在提升計算速度的同時，降低因人為失誤導(dǎo)致的計算偏差，為項目成本管控目的達成提供有力保障。依據(jù)模型中的各類基礎(chǔ)要素信息，系統(tǒng)將自動對構(gòu)件進行統(tǒng)計分類，并依照用戶實際需求提供相應(yīng)的工程量數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算等綜合體系，切實滿足項目開展在工程量檢索方面的各類要求。

2.3多領(lǐng)域系統(tǒng)作業(yè)

依托于BIM技術(shù)的公路設(shè)計體系可以有效彌補傳統(tǒng)公路設(shè)計中客觀存在的短板，落實數(shù)據(jù)共享、信息互通、協(xié)同作業(yè)等目標，最大限度地提升工作效率及質(zhì)量。同時，依托于BIM技術(shù)的公路設(shè)計可以促使各項工作流程系統(tǒng)化，各部門之間協(xié)調(diào)性得以有效提升，工作效率也得到充分保障。

2.4設(shè)計優(yōu)化性

從公路工程開展實際角度分析，設(shè)計階段存在較為顯著的周期長、任務(wù)重特征。設(shè)計者在實際工作過程中需要依據(jù)工程建設(shè)實際要求對方案進行調(diào)整，并最終形成科學(xué)、系統(tǒng)的設(shè)計方案，傳統(tǒng)CAD圖紙設(shè)計模式中，技術(shù)人員需要花費大量時間進行修改。而依托于BIM技術(shù)則可以利用公路工程三維動態(tài)效果圖及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，并根據(jù)實際情況進行實時調(diào)整，確保設(shè)計達到最優(yōu)。

2.5停車視距檢驗行車視距是評價公路設(shè)計和使用質(zhì)量的一個重要指標，它關(guān)系到車輛的安全。從本質(zhì)上講，停車視距是駕駛員在發(fā)現(xiàn)障礙物后，到達安全位置的最短距離。目前，在道路施工中，車輛視距的設(shè)計一般都是從平面和縱向兩方面來進行。在工程實踐中，設(shè)計人員可以運用BIM技術(shù)建立道路的全方位區(qū)域可視化模型，并采用仿真實驗對汽車的運行狀況進行模擬，設(shè)定汽車在兩條單向車道的中間位置處，由該系統(tǒng)自動地求出駕駛員的視角與道路上的最大距離。通過這種方法，既可以及時地檢測出道路和道路的幾何形狀，也可以檢測出道路結(jié)構(gòu)對視線的阻礙，從而檢測出視線的距離。

2.6碰撞檢查

考慮到公路工程施工流程較為繁雜，不同構(gòu)件在安裝設(shè)計中存在不同要求，這就對技術(shù)人員空間想象能力提出較高要求，進而實現(xiàn)規(guī)避因碰撞導(dǎo)致施工進度、質(zhì)量受影響的情況發(fā)生[5]。通過利用BIM技術(shù)可以有效降低因碰撞導(dǎo)致的施工事故以及質(zhì)量問題發(fā)生幾率。具體表現(xiàn)在以下方面。第一，工程管理人員以及技術(shù)人員可以利用BIM模型對工程結(jié)構(gòu)內(nèi)容進行直觀展示，并在此過程中排除施工隱患。第二，利用BIM技術(shù)進行碰撞測試，提高對公路工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部的潛在碰撞風(fēng)險的檢查效率，并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，將事故發(fā)生的概率降到最低，充分發(fā)揮工程防范功能，從而達到對設(shè)計圖紙進行審核，提高圖紙精度的目的。第三，根據(jù)所觀察到的特征，及時地發(fā)現(xiàn)各構(gòu)件之間的矛盾和碰撞，并及時處理，避免在設(shè)計階段將錯誤傳達給項目的建設(shè)階段，造成工程返工，造成人力、物力和財力損失。

3BIM應(yīng)用軟件對比

現(xiàn)階段，市場上應(yīng)用較為廣泛的BIM軟件主要有Bentley以及Autodesk兩種，其實際功能對比如表1所示。

4BIM技術(shù)在高速公路設(shè)計階段的應(yīng)用

4.1方案比選

4.1.1二維方案比選

由于工程項目的涉及因素較多，長度較長，因此工程技術(shù)人員可以利用BIM技術(shù)，根據(jù)衛(wèi)星地圖等制作出全線的二維貼圖，并與模型進行比對，利用計算機設(shè)備生成二維線性文檔，對新建線和現(xiàn)狀路等道路建設(shè)中的關(guān)鍵控制因子進行繪圖，以不同的色彩進行區(qū)別，然后使用LumenRT軟件進行繪圖，完成選線漫游的制作，完成整個設(shè)計線路的顯示，保證在平面漫游的視頻中，如線路等專業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和要素能夠直觀的呈現(xiàn)出來，從而為設(shè)計者和業(yè)主清楚整個工程的總體方案提供便利條件。

4.1.2三維方案比選

在公路工程設(shè)計階段，構(gòu)建BIM模型的首要工作即是建立數(shù)字地形模型（DTM），作為BIM模型以及真實地理地形相結(jié)合、分析的基礎(chǔ)保障環(huán)節(jié)，科學(xué)系統(tǒng)的DTM是提升BIM模型應(yīng)用性的重要前提保障。技術(shù)人員在實際工作過程中需要首先利用無人機等設(shè)備獲取公路規(guī)劃段沿線地質(zhì)環(huán)境實際條件，并獲取相應(yīng)的地形源數(shù)據(jù)，或在二維地形圖基礎(chǔ)上制作三維三角網(wǎng)模型，并依據(jù)實際情況對三角網(wǎng)離散點進行修正，最終生成三位數(shù)字地形模型，隨后通過剪切等二次處理，將三維路、橋、隧道等進行組合，對地形以及規(guī)劃方案進行實時分析，明確其優(yōu)缺點以及方案科學(xué)性，進而實現(xiàn)滿足三維分析比選的成效。除此以外，技術(shù)人員在實際工作過程中還可以依托于GIS技術(shù)將真實地理數(shù)據(jù)融入模型之中，隨后通過通視分析、可視域分析等對BIM模型進行三維空間關(guān)系分析，對不同設(shè)計方案后續(xù)發(fā)展預(yù)測進行直觀展示，切實提升方案比選工作的直觀性以及前瞻性。

4.2平、縱、橫斷面優(yōu)化

4.2.1平縱曲線優(yōu)化

首先，按照線路設(shè)計師提供的平面圖資料，將其連同三維地質(zhì)模型一起引入到OpenRoadsDesigner中。三維地質(zhì)模型為工程平縱剖面的設(shè)計提供了真實、精確的資料，而在地質(zhì)模型中，線路縱剖面與三維地質(zhì)模型所抽取的地表線都在同一設(shè)計視圖中，使得設(shè)計者可以更清晰地了解沿設(shè)計縱剖面的地形變化[6]。此外，三維地質(zhì)建模中縱向和平面線之間總是存在著聯(lián)系和動態(tài)的變化，平面線的設(shè)計變更將會在相應(yīng)的縱向上進行直接更新；在減少設(shè)計者修改設(shè)計方案的同時，增加了設(shè)計的可視化程度，改善了產(chǎn)品的質(zhì)量。

4.2.2橫斷面優(yōu)化

設(shè)計人員在實際工作過程中還需要利用OpenRoadsDesigner軟件對橫斷面進行優(yōu)化，具體內(nèi)容涵蓋道路、橋梁等高速公路工程所有構(gòu)件參數(shù)化設(shè)計。設(shè)計者在實際工作中應(yīng)注意依托于橫斷面各部件之間的幾何關(guān)系以及結(jié)構(gòu)約束條件實習(xí)那參數(shù)化設(shè)計目的，進而推動BIM模型生成速率，同時增設(shè)樹木、欄桿等三維實體，將最終設(shè)計方案效果直觀地展現(xiàn)出來，方便設(shè)計者進行優(yōu)化以及業(yè)主方明確工程內(nèi)容[7]。除此以外，技術(shù)人員在實際工作中需要依據(jù)橫斷面以及路基邊坡設(shè)置相應(yīng)的邊坡約束條件，具體操作過程中，技術(shù)人員只需將相關(guān)參數(shù)輸入系統(tǒng)中，即可實現(xiàn)自動選擇邊坡形式以及比例的目的，這一工作環(huán)節(jié)不但有效降低了工作人員的工作量，同時更能提升數(shù)據(jù)的精準性。

4.3施工組織設(shè)計優(yōu)化

從工程建設(shè)實際角度分析，高速公路工程開展過程中涵蓋立交互通、橋梁隧道等諸多分項工程，此類工程在實際開展過程中呈現(xiàn)出較為明顯的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工環(huán)境復(fù)雜的特征。因此，設(shè)計人員在實際工作過程中可利用BIM系統(tǒng)中的施工模擬功能對施工方案設(shè)計進行輔助，切實推動施工工序設(shè)置以及施工場地布置科學(xué)、合理、有序[8]。除此以外，依托于BIM系統(tǒng)仿真模擬對各階段施工設(shè)計進行預(yù)演可以有效確保施工人員明確工程重點以及自身職責(zé)內(nèi)容，還可以及時發(fā)現(xiàn)施工組織設(shè)計中存在安全隱患，并做出相應(yīng)的應(yīng)對方案，最大限度地保障施工作業(yè)各流程安全有序開展，同時更能為施工企業(yè)避免出現(xiàn)資源浪費現(xiàn)象，提升企業(yè)經(jīng)濟效益。

5工程實例研究

5.1案例概述為具體說明BIM技術(shù)在公路設(shè)計中的應(yīng)用價值，本文研究中選取實際案例進行具體說明。案例工程為某地區(qū)新建高速公路工程，技術(shù)人員采用雙向四車道設(shè)計，工程全長達到78.8km，總投資額達到105億元，為保障工程設(shè)計質(zhì)量，技術(shù)人員決定利用BIM平臺輔助設(shè)計工作。

5.2基于BIM技術(shù)的公路施工要點

5.2.1協(xié)同管理

案例工程中，技術(shù)人員搭建基于BIM技術(shù)的協(xié)作平臺，可以清晰地劃分各參與方的工作職責(zé)、范圍和權(quán)限，與傳統(tǒng)的設(shè)計方式相比，BIM協(xié)同管理平臺極大地提高了工作效率，減少工作失誤，實現(xiàn)信息之間的多向交流，為智慧設(shè)計、智慧施工奠定了基礎(chǔ)。同時，設(shè)計人員利用MicroStation技術(shù)進行二次開發(fā)，建立了構(gòu)件編碼工具，對構(gòu)件模型進行了逐個編碼，把道路工程的設(shè)計、施工、構(gòu)件信息與各個專業(yè)的BIM模型連接起來，通過BIM＋GIS施工管理云平臺，對公路項目的成本、進度、質(zhì)量、安全等方面進行全方位管理。除此以外，技術(shù)人員利用三維PDF文件，將多種設(shè)計資料與文件移動端圖形文件相關(guān)聯(lián)，依托于項目的各個參與方，對項目的信息進行了補充和完善，從而實現(xiàn)項目信息在BIM系統(tǒng)中流通、傳輸，便于設(shè)計方與有關(guān)參與方之間的溝通。另外，在協(xié)同管理平臺上，技術(shù)人員將BIM模型與設(shè)計圖紙和相關(guān)文檔連接起來，對三維模型進行輕量化處理，并導(dǎo)入Navigator之中，現(xiàn)場施工提供便利條件支持，最大限度地保障工程質(zhì)量。多模式的傳遞變革傳統(tǒng)的信息流通方式，在提升數(shù)據(jù)使用效率方面發(fā)揮著重要作用。

5.2.2施工模擬

案例工程中涵蓋橋梁項目，其總長度為1120m，橋面寬度為11.75m。大橋地處山區(qū)，地勢復(fù)雜，運輸和施工材料困難，該橋梁工程手橋墩高影響，采用了變截面箱梁橋設(shè)計，使得施工條件十分復(fù)雜。由此，技術(shù)人員決定利用BIM技術(shù)對公路項目的建設(shè)計劃進行合理性檢驗，并對項目設(shè)計進行相應(yīng)修改。利用計算機進行施工仿真，對橋梁施工、現(xiàn)場設(shè)備和設(shè)備的配置進行了預(yù)演，確定了施工方案，避免了施工過程中多個工序的矛盾，并對施工中可能出現(xiàn)的問題進行分析，為確保橋梁工程現(xiàn)場施工有序開展，減少了后期施工風(fēng)險提供必要保障。

5.2.3工程量計算

傳統(tǒng)的工程量和成本核算方法，往往要花費大量的時間去熟悉和閱讀圖紙，依靠手工進行計算，從而造成工作時間過長，工作效率低下。為此，案例工程中技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計圖紙，構(gòu)建道路工程的三維模型，該模型包含了各個專業(yè)的具體情況，通過軟件對數(shù)據(jù)進行集成，可以實現(xiàn)對所需要的工程量的精確計算，提高了計算的精度和效率，增加了計算的可靠性。運用BIM模型所產(chǎn)生的工程量進行工程成本核算，使工程造價更具科學(xué)性，更具科學(xué)性，也更具透明度，降低了工程的無謂浪費。

6結(jié)束語

綜上所述，基于BIM技術(shù)憑借自身可視化建模、工程量計算與分析精準化、多領(lǐng)域系統(tǒng)作業(yè)以及設(shè)計優(yōu)化性等優(yōu)勢已經(jīng)得到眾多設(shè)計人員的青睞，并且已經(jīng)開始將技術(shù)應(yīng)用于公路水運領(lǐng)域工程設(shè)計中。本文研究中針對BIM技術(shù)在高速公路工程設(shè)計中的應(yīng)用主要集中表現(xiàn)在二維、三維方案比選，平縱橫斷面設(shè)計優(yōu)化以及施工組織設(shè)計方面，從實際應(yīng)用結(jié)果層面分析，BIM技術(shù)在高速公路工程設(shè)計中具有重要意義。

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作者:王輝 單位:廣西路建工程集團有限公司