BIM技术在城市道路建设中应用

BIM技术在城市道路建设中应用

摘要:结合某城市道路建设工程,利用BIM+GIS技术建立道路工程建设管理系统,可实现道路工程数据的实时收集与分析,完成数据存储与管理。通过该系统,有利于道路施工质量的把控,提高工作效率,具有十分重要的意义。

关键词:BIM+GIS技术,道路建设,应用分析

0引言

随着城市建设进程的不断加快,道路工程建设也在不断发展。在实际工作当中,城市道路建设管理中存在着众多的制约因素,限制了城市道路建设的发展。主要表现在以下方面:1)道路工程建设涉及项目多且复杂,其信息传递过程较为复杂,传播效率低下,对于决策的具有不利影响;2)信息化建设及管理体系程度低下,不利于后期道路运行维护管理的效率。多个因素综合影响,制约了“智慧交通”体系的建设和发展。目前,随着BIM技术的发展以及GIS技术的不断成熟,两种技术相结合使得城市道路建设实现信息化、可视化管理成为可能[1-3]。以某城市道路建设为研究对象,对BIM+GIS技术在城市道路建设中的应用进行研究。

1工程概况

选取项目为某城市在建道路,该道路建设可沟通城市各区县之间的联系,对当地经济、社会发展具有十分重要的意义。但同时,道路路线长、涉及范围广,工程建设以及后期管理难度较高,前期建设信息化系统十分重要。因此,在工程设计阶段充分利用了BIM技术,构建项目所在区域三维地形、桥梁模型,同时结合GIS技术,搭建城市道路信息化管理系统。从而建立基于BIM模型的多源数据融合,实现对道路工程的信息化管理。

2构建BIM模型

2.1构建三维地形曲面模型目前,Givil3D软件是三维地形构件过程中极为常用的软件,具有建模效率高等优势。构建三维地形曲面是实现道路建模的关键步骤,通过该模型,有利于计算道路建设过程中涉及到的土石方量。同时,模型的精细程度对后续道路运行、管理以及维护也具有重要的影响。因此,为了提高模型精度,在现场使用三维激光扫描获取激光点云文件,该文件地形精度高,作为建模的初始数据可提高模型精度,以满足后期使用的要求[4]。

2.2构建道路模型

道路模型构建与地形模型构建一样,也采用Givil3D软件完成。道路模型构建流程如下:道路平面设计→道路纵断面设计→超高编辑→装配数据创建→道路模型生成。道路模型创建过程中需要注意如下要点:针对地形起伏较大、主干道与支干道衔接部位,需要进行细化处理,提高模型与现场实际情况的切合程度,从而提高模型在实际工程当中的实用性。道路模型建设时,需要充分融入工程的实际数据。

2.3构建桥梁模型

桥梁模型建设过程中,主要采用Revit软件,该软件在桥梁模型建设中较为常用,利用Revit软件中的Dynamo模块以及Pvthon模块可以实现参数化构建桥梁模型,大大提高模型构建的效率,同时也有利于技术人员对相关参数进行修改,避免了后期的重复建模,对工作效率的提升有重要的促进作用。桥梁是道路工程建设的重要组成部分,本工程桥梁数量较多,特征明显,结合相关桥梁对桥梁建模进行分析。2.3.1常规桥梁结构拆分。进行常规桥梁模型建模的过程中,首先需要计算工作阶段的差异性,在获取差异性的基础上,计算常规桥梁模型的精细程度,从而可以精细化拆分桥梁的各个构建,常规桥梁结构拆分流程如图1所示。2.3.2桥梁族构建。在桥梁族构建的过程中,首先需要选取满足工程实际要求的样板,之后方可进行桥梁实体的搭建。在Revit软件中,空心形状和实心形状在模型创建中的算法不尽相同,因此,选取合适的命令是Revit软件桥梁建模的关键步骤。不论是实心模型还是空心模型,均具备多种建模方法,建模过程中只需要选取合适的命令,即可实现快速建模。桥梁结构的变化主要体现在标注尺寸的变化,可通过标注尺寸改变桥梁结构,从而实现快速改变桥梁斜交角、纵坡等桥梁建模过程中较为繁杂的工作内容。2.3.3桥梁结构拼装。在完成桥梁拼接的工作时,需要充分考虑到道路建设场地的实际情况。由于,本项目场地主要为狭长场地,因此,在建模时采用大地坐标体系构建桥梁曲线线性,在施工过程中,实现动态调整坐标、高程等内容。同时,在桥梁拼装过程中需要结合GIS技术,桥梁模型节点主要由坐标信息控制。由于模型搭建时需要控制纵、横坡结构线型变化,为了提高工作效率使用Dynamo模块完成该项工作,通过利用参数变化满足空间曲线要求,从而完成桥梁模型的拼接工作。Dynamo模块在模型构建过程中的方法较为繁琐,同时也有可能产生人为原因造成的错误。因此,在建模过程中结合Pvthon模块,两个模块相结合从而实现桥梁模型的快速拼接。桥梁模型构建成果如图2所示。

3基于BIM技术的公路建设管理平台构建

为了提高道路的信息化管理程度,以GIS技术为基础,以BIM技术为核心构建城市道路建设、管理的信息化平台。

3.1构建模型管理模块

模型管理模块开发设计过程中可利用管理系统的WBS目录结构列表、搜索引擎等方法快速打开模型管理模块,积极搜集模型建立所需要的数据。目前,模型管理模块可以完成以下几种功能:1)根据施工进度完成模块划分工作,以构建模型所需要的最小构件作为基础,通过精确分类从而实现工程精细化管理工作;2)将模型与WBS列表相互关联,使用者可通过搜索命令快速查找所需要的信息;3)建立可通过桩号搜索的功能,从而快速查找模型。

3.2构建施工过程管理模块

施工过程管理模块是道路工程建设管理信息化建设的重要工作内容。施工过程管理的主要工作内容包括:施工现场监控、道路摊铺管理等相关信息。通过建设信息化管理系统,可提高管理者监督、管理的工作效率。1)在道路工程压路作业中,利用该系统的通讯模块可实现与压路机之间的沟通、对接,收集路基压实过程中的各项数据,利用通讯设备,实现数据的上传与传输。通过系统自带的数据处理功能,对收集的数据进行分析,从而计算路基压实程度是否满足相关规范、设计要求,有利于控制人工施工作业导致路基填筑厚度过大,从而造成费用增加等现象。2)道路工程路面摊铺作业工程中,利用信息化管理系统与摊铺机之间的联系,通过互联网实时获取设备运转情况,在接收设备中的GNSS基站的差分信号结合激光设备信息反馈的高程信息,使用计算机软件分析相关数据,实现GNSS系统的精准定位,大可满足平面厘米级精度,高程毫米级精度,从而控制路面摊铺的平整程度,提高工程项目施工质量。3)道路工程桩基工程施工过程中,管理系统模块可实现与钻孔桩设备的联系,通过计算机技术实现桩基成孔的“厘米级”精度。同时,采用智能施工设备,可在施工过程中获取桩基成孔的实时数据,通过分析收集到的坐标、垂直偏差、孔深等数据,通过系统分析,实现钻孔作业的自动监测、预警,若钻孔超深则可自动报警。该工作内容可解决传统工程施工过程中的偏差,有利于提升道路最终的施工质量。4)混凝土搅拌过程中,可利用该系统收集混凝土搅拌时的配合比、温度、时间等数据,保证混凝土拌和质量以满足工程建设需求。通过工程实例分析,采用该系统实现了道路建设过程中的施工进度、监测数据的实时采集与反馈,可直观获知道路施工进度,同时可及时反馈异常情况,可对工程施工全程进行控制,工作效率较高。

3.3构建资料管理模块

资料管理是工程建设施工中较为复杂但又极其重要的工作内容。BIM技术中的多维数据库是资料管理模块建设的核心技术。Mysql关系型数据库是资料管理模块的基本组成部分,利用该数据库可将数据转换为表格型式输入数据库。同时,该数据库还具备储存文件、多媒体的功能。数据建立完成后,可利用搜索功能,快速查找内容。为了保证工程数据的安全性,设置冗余备份模式。

3.4协调性评价

协调性评价涉及内容多、范围广,根据前人研究成果,可将协调性用Ci表示,若Ci为道路建设用地的协调性,则其中包含多个指标Cij。假设道路工程协调性包括n个方面内容,则其中的i个方面共计有mi个指标。因此,道路工程所涉及的协调性指标数量按下式计算:Cij=∑ni=1mi(1)在评价道路工程施工协调性的过程中,需要收集建设方案信息和地理信息,之后建立BIM和GIS模型,将提取的数据收集后,输入至BIM-GIS系统内,之后在所建立的平台中获取道路的基本信息和地理信息。采用计算机软件分析获取指标Cij,最后将Cij与要求指标Rij对比,公式如下:Cij∈Rij(i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,n)(2)通过对比发现工程建设具有协调性。

4结语

结合某城市道路工程建设,建立基于BIM+GIS的道路·201·第47卷第13期2021年7月山西建筑工程建设、管理信息化系统,利用不同的模块可实现人员的后续修改与设计。同时,利用该管理系统可实现道路建设的可视化管理,实时收集和储存数据。同时,利用计算机技术分析、处理收集到的数据信息,及时反馈,有利于提高道路工程施工质量,提高工程管理效率。利用BIM+GIS相结合的技术,对道路工程设计、施工、管理具有重要的意义。

参考文献:

[1]沈伯昭,顾大鹏,叶炜,等.BIM+GIS技术在复杂山区公路选线中的应用研究[J].交通科技,2021(1):76-79.

[2]张军.基于BIM技术的道路信息模型标准框架研究[J].天津科技,2021,48(2):73-76.

[3]张文胜,郝孜奇,王丙占,等.基于点云的隧道改建工程BIM建模方法与实践[J].长安大学学报(自然科学版),2021,41(1):59-68.

[4]陈孝哲.三维激光扫描与BIM技术在道路工程质量检验中的应用[J].广东土木与建筑,2021,28(3):1-3.

作者:沙莎 单位:三江学院土木工程学院