基于沙盘原理设计的BIM技术在公路工程中的应用

王立新

山西交物路桥建设有限公司

摘 要： BIM技术基于沙盘原理设计，以智慧城市可视化平台为基础，构建智慧公路可视化展示平台；以平台三维GIS为基础，融合倾斜摄影数据、公路三维模型及进度、质量、安全、拆迁、农民工、成本等各类业务数据，采用两翼仪表盘和三维区域交互的方式，结合工程实例将公路建设管理过程以一张图的方式进行可视化的全方位展示，为高层决策提供依据。

关键词： BIM技术;公路工程;应用;

作者简介： 王立新（1994—）,男,本科,助理工程师,从事公路工程管理工作。;

0 引言

基于沙盘原理设计的BIM技术可对完成情况、桥梁、涵洞、路基土石方、路面主材备料、路面面层进度等，以图表形式进行可视化呈现，对照BIM模型做到对工程形象进度的清晰掌控。拆迁管理在原始地貌“点云数字模型”上根据设计图纸坐标，标出征地红线，可以做到对占地宽度、用地属性、地面附着物、边角地、房屋拆迁等内容的清晰查看，并精确地进行面积测量及距离测量。下述将就BIM技术应用系统展开探讨。

1 BIM技术应用系统的智能化管理应用

1.1 设计的优化、分析交底

(1）设计图纸深化。BIM模型的创建过程是图纸的梳理过程，按照设计图建立模型，及时发现设计图纸问题，并将这些问题整理成文件，第一时间反馈给甲方、设计院进行设计优化，做到查漏补缺[1]。

(2）碰撞检查。BIM模型完成后，需将各专业模型与GIS模型叠加，分析各专业在空间上的碰撞冲突，形成碰撞检查报告，与业主、设计单位进行交底，达到对设计图纸的三维校审效果，提高了与设计方的交涉效率，避免空间冲突与碰撞，为后期的设计变更提供参照[2]。

1.2 核算设计工程量与实际工程量对比

设计院提供图纸的工程量，对于地形复杂的区域，未必会一对一地实地勘察。管理平台具有强大的计算功能，集成了空间、平面、线性等计算功能，在GIS模型中生成三维等高线与设计图纸地形图进行对比分析，对存在误差的位置进行土石方量的精准计算，破解了设计过程中地形不准的问题，避免项目在开工后进行返工[3]。

1.3 三维施工组织设计

施工组织设计时，可对项目的施工进度、重难点进行施工模拟，使施工组织设计实现信息化、实时可视化。从源头上控制施工进度，避免出现重大事故发生。以劳动力安排与施工便道为例，见表1～2。

1.4 项目部征地拆迁

三维实景GIS模型叠加项目的征地红线，可以直观地看到该范围线内的拆迁物，拆迁人员可在管理平台中对拆迁面积、高度等信息进行量测和统计，提高效率。当房屋拆迁完成后与被拆迁人发生经济纠纷时，可以通过实景三维GIS模型进行查询与核实，做到有据可依，有理可循。

1.5 施工场地布置规划

在管理平台中结合GIS与BIM模型，可以在征地范围内进行施工组织设计，如施工场地、项目部、实验室以及钢筋加工厂、拌和站、梁厂等厂区设备可通过面积的测算、距离量测进行布局，避免二次搬运或发生越界的情况，给项目节约相应的资金。

1.6 施工便道规划

设计提供的施工便道方案往往只有主要线行，未结合项目的实际情况综合考虑运输距离、现有道路、环境保护、工程量等因素，容易造成资源浪费、环境破坏等问题。因此，在施工组织设计时，根据已有的道路、结合场区位置及施工组织的需要，从行车的安全性、施工的便捷性以及施工便道的经济性、环境保护等多方面考虑，在管理平台中确定最优的施工便道方案。

1.7 工程施工人员测量放线

高精度的三维模型可以实现测量人员通过平台对模型进行量测，如点与点的距离、覆盖面积以及道路的纵、横断面量测等，做到足不出户，量测网上办公，提高测量人员的工作效率。

2 实施操作

项目主要工程量：土石方工程包括路基挖土方327 000 m3，挖石方512 000 m3，路基填土方197 000 m3，填石方261 000 m3（已扣减台背80 000 m3）。防护排水工程包括片石混凝土防护95 200 m3，混凝土29 300 m3。级配碎石水稳421 200 m2；透层213 700 m2；稀浆封层213 700 m2；黏层208 500 m2；沥青混凝土418 400 m2。全线桥梁共13座，其中大桥1 202 m/7座、中桥291 m/4座、小桥40.06 m/2座。其中：桩基4 033 m/211根，承台、系梁76个，盖梁、台帽87个，墩柱、肋板137个，预制T梁327片，空心板28片。全线涵洞、通道共计1 186 m/67道，其中盖板涵743.9 m/42道、圆管涵360.5 m/22道，箱涵81.6 m/3道。全线隧道共1座，隧道总长度为432 m，洞身开挖土方量43 200 m3，混凝土用量14 000 m3，钢筋282.2 t。

表1 BIM规划劳动力安排表 下载原图

表2 BIM规划施工便道计划表 下载原图

续表2 BIM规划施工便道计划表 下载原图

主要材料用量：全线共计混凝土用量159 600 m3，钢筋4 717.4 t（含钢筋网250 t），其中桥涵工程混凝土用量24 300 m3，钢筋4 015.2 t（含钢筋网208 t）；路基防排水工程混凝土用量105 500 m3，钢筋41 t；涵洞工程混凝土用量13 000 m3，钢筋用量379 t；隧道工程混凝土用量14 500 m3，钢筋282.2 t（含钢筋网42 t）。该项目地形地貌高差大，地质结构复杂，沿线沟壑纵横，施工难度大，路基主线多设置在半山腰林区，无可利用的施工便道[4]，施工便道为全线关键线路的制约环节，新建主便道修筑完成后对各施工结构物增加支便道[5]。为了确保工期，雨天能保障施工车辆畅通无阻，特别正在浇筑混凝土构件时，罐车能按时到位，保证混凝土连续供应不间断，为此，必须对便道进行硬化。在施工过程中，要对施工便道进行及时维修和洒水，确保道路不扬尘[6]。

3 注意事项分析

为保证便道行车安全，便道进行统一升级，宽度按7.0～8.0 m修建，通往桥梁结构物的支便道统一宽度为6.0 m，以确保旋挖钻机进入施工。便道路面为泥结碎石，处于山岭重丘区的便道最大纵坡不超过10.0%，纵坡较大的路段采用20.0 cm厚C15混凝土硬化，保证雨后关键工程的便道正常通行，进出场站的便道20.0 m范围内进行硬化，并根据地形需设置横、纵向排水沟和排水设施保证雨季便道的通畅。

4 结语

综上所述，BIM技术聚焦“产业数字化、数字产业化”发展战略，立足交通主业，培育交通业态集群，大力发展路域经济，在高速公路运营养护、交通与新能源、现代物流、装备制造、电商平台、职业教育深度融合发展方面都起到一定的作用。

参考文献

[1] 顾煜.基于BIM的桥梁工程设计与施工优化研究[J].交通世界, 2022(36):155-157.

[2] 吴琳琳.基于BIM技术的山区高速公路地质勘察设计[J].交通世界, 2022(35):79-81.

[3] 彭辉. BIM技术在隧道工程项目管理中的应用[J].交通世界, 2022(20):7-9.

[4] 史振华.桥梁工程标准化施工技术探讨[J].交通建设与管理, 2014(6):45-47.

[5] 史振华.关于如何加强高速公路试验检测管理的浅见[J].黑龙江交通科技, 2014(8):191.

[6] 史振华.桥梁工程施工技术探讨与研究[J].山西建筑,2013(23):147-148.

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