道路桥隧工程中的BIM技术应用研究

摘要：BIM技术作为工程领域数字化转型的核心工具，为道路桥隧工程的全生命周期管理提供了系统性解决方案。通过构建三维信息模型整合设计、施工与运维数据，该技术有效解决了传统工程中信息割裂、协同低效等问题。本研究聚焦BIM技术在路桥隧工程中的应用路径，从设计优化、施工管控到运维决策等环节展开分析，揭示其对工程品质提升、资源节约及管理效率改进的实践价值，为行业技术升级提供理论支撑。

关键词：道路桥隧工程；BIM技术；应用研究

道路桥隧工程呈现出结构较为复杂、专业协同所需条件较高、全周期数据有较强连续性的特性，传统管理模式由于存在信息孤岛这一问题，故而难以契合精细化管理的要求。BIM技术凭借集成多维度的工程信息，构建起可视化且可溯源的数字孪生模型，为工程设计方案可行性的验证、施工过程的动态调控以及运维决策提供数据方面的支持开拓了全新路径。

一、BIM技术概述

BIM技术即建筑信息模型的简称，其关键要点在于借助数字化方式来构建工程三维模型，并且整合多维信息数据。此技术以可视化模型作为载体，把工程对象的几何属性、材料参数以及施工信息等给予结构化整合，形成贯穿项目整个生命周期的数据资源库。在道路桥隧工程领域当中，BIM技术的应用范围涉及规划、设计、施工直至运维各个阶段，达成工程信息的动态更新以及多方协同[1]。

BIM技术体系包含三维建模、参数化设计、数据协同三大基础模块。三维建模通过构件级精度还原工程实体，参数化设计实现设计要素的智能关联与动态调整，数据协同机制支持多专业团队的信息共享与版本管理。基于IFC标准的数据交换格式，不同软件平台间的模型互操作性得到有效保障。碰撞检测、工程量统计等衍生功能通过模型解析自动生成技术报告，显著提升设计方案的可行性验证效率。

二、BIM技术在道路桥隧施工中的应用优势

（一）三维渲染

BIM技术借助三维建模达成工程实体的可视化呈现，其立体化特性可直观地呈现结构的空间关系。在路桥隧工程里，三维渲染技术把施工方案转变为动态的4D模拟场景，借助时间轴叠加施工工序，让工程进度和空间布局形成联动展示，这种可视化的呈现形式方便设计方与施工方从多个角度审查方案细节，降低因二维图纸理解偏差而引发的施工错误。三维模型支持实时修改以及方案对比，工程师可依据客户需求调整构件参数或者施工顺序，优化设计方案的可实施性，依靠模型复用功能，同类工程的施工方案可快速导入进行对比分析，为施工条件的优化提供参照依据[2]。

（二）快速算量功能

BIM技术借助参数化建模的方式来构建工程信息数据库，达成工程量的自动统计以及资源的动态管理。于路桥隧工程领域而言，施工方可依据BIM模型直接获取混凝土、钢筋等各类材料的精准用量，以此规避传统人工测算所存在的误差风险，此项技术将施工进度、成本以及质量数据加以整合，构建起多维联动的6D管理体系，促使物料采购、人力调配以及机械调度形成协同机制。在施工进程中，模型数据的实时更新可呈现实际消耗与计划值之间的偏差，管理者依据这一偏差对资源配置做出调整，保证施工进度与成本目标相匹配，这种以数据为驱动的管理模式有效提高了资源利用效率。

（三）施工计划精确化

BIM技术将施工全要素信息加以整合，可为工程进度以及资源计划的动态优化提供支持。在路桥隧工程里，管理者依靠模型生成的工程量清单以及工序逻辑关系，可制定出科学且合理的施工周期安排，借助物流路径模拟以及场地布局优化，设备转运效率以及材料周转率得以有效提高。技术方案和施工计划的深度关联，让现场作业流程更为标准化，减少了工序冲突以及返工现象[3]。BIM模型中的能耗分析模块可以对施工过程中的资源消耗峰值做出预判，指导绿色施工措施的施行。

三、道路桥隧工程中的BIM技术应用对策

（一）BIM技术在道路桥隧工程设计中的应用

1.三维建模与可视化

BIM技术借助参数化建模的方式来构建道路桥隧工程的三维数字模型，其模型精度可控制在毫米级别，契合LOD400等级的设计要求。以Civil 3D、Revit等平台作为基础，工程师依靠地形曲面生成、结构构件参数化装配以及空间坐标定位等操作，达成道路线形、桥梁墩台、隧道衬砌等构件几何形态的精确呈现。在模型之中嵌入材料属性、力学参数以及施工约束条件，最终形成一个涉及2.5万种以上构件族库的标准化数据库[4]。

三维可视化技术运用实时渲染引擎，可支持模型剖切、视点漫游以及光照模拟，达成结构隐蔽部位与复杂节点的360度可视化审查。设计团队借助Navisworks等工具来开展多专业模型整合，检测如管线碰撞、净空不足等设计冲突，单次碰撞检测可覆盖超过10万个构件，准确率提升到98%以上。模型轻量化处理技术可把原始文件压缩至原体积的30%至50%，以此保障移动端与网页端的流畅浏览。在设计阶段借助IFC标准格式达成模型数据的无损传递，构建和GIS系统的坐标转换机制，以此保证模型空间定位误差处于小于0.01米的范围。

2.冲突检测与优化

BIM技术借助多专业模型整合以及算法分析来达成工程冲突的智能化检测，在Navisworks平台的Clash Detective模块的基础上，工程师设定像是管线间距阈值为0.1米、结构净空高度为4.5米等这样的参数规则，系统会自动去比对机电管线、桥梁预应力束以及隧道衬砌模型之间的几何交叠关系。单次检测可涉及5万至10万个构件，识别出硬碰撞也就是实体重叠以及软碰撞也就是间距不足这两类冲突，误差范围被控制在±0.05米以内。

当检测工作完成之后，BIM软件会生成一份可视化报告，这份报告中包含着冲突定位坐标、构件ID以及冲突类型等信息，设计团队会按照冲突等级来进行分类处理：像一级冲突，例如管线穿梁这种情况，就需要对设计参数进行强制修改；而二级冲突，比如设备操作空间不足这种状况，则可以依靠调整标高或者对路径进行优化来解决。模型会采用IFC标准格式同步更新到Revit平台，借助参数化驱动功能批量修改管道直径，比如从DN300调整为DN250，或者调整桥墩位置，使其平面偏移小于等于0.3米。

（二）BIM技术在施工管理中的应用

1.施工进度管理的智能化与精细化

BIM技术借助Navisworks Timeliner模块把WBS工序给予分解并同三维模型构件进行绑定，构建起以天作为单位的4D进度管理模型，当施工计划被导入Microsoft Project所生成的XML文件之后，系统会自动关联桩基浇筑以及箱梁架设等关键节点的时间参数。

在施工现场，运用 RFID 技术或者智能安全帽来采集施工数据，每隔 4 个小时便将这些数据同步至 BIM 协同平台，管理者借助模型颜色编码方式进行实时监控进度，其中红色表示滞后，绿色表示正常，当当日完成量未达到计划的 95%时，便会自动触发预警，针对出现滞后的工序，系统依据资源库中混凝土罐车、吊车等设备的实时位置以及工况数据，生成设备调度方案，并且对后续工序逻辑关系给予优化。

2.成本管控的精确化与高效化

BIM技术借助Revit明细表功能来提取模型构件的工程量数据，再结合施工定额库，像混凝土损耗系数为1.02、钢筋搭接长度是35d等数据，生成精确的工料机消耗清单。依靠Navisworks Quantification模块，系统可自动将构件编码与造价信息库中的综合单价进行匹配，比如C50混凝土的综合单价是680元/m³，以此生成总造价误差被控制在±2%以内的预算报表。

在施工过程当中，借助BIM协同平台与ERP系统的API接口实现对接，实时采集现场材料领用数据。例如钢筋进场量误差小于等于0.5吨，以及机械台班记录，如泵车作业时间误差在±0.5小时范围内，模型成本数据每24小时会自动与预算值进行比对，当分项工程实际成本超过预算值的5%时，就会触发三级预警机制，将预警信息推送至项目管理终端。针对成本偏差问题，系统会调用历史工程数据库，该数据库包含10万条以上的施工日志，以此进行根因分析，然后自动生成优化方案，比如调整混凝土浇筑顺序，使模板周转次数减少，从5次增加至8次，或者优化钢筋下料方案，让废料率从3%降低到1.5%。

3.协同作业与信息共享的无缝化

BIM技术依据IFC标准搭建多专业协同平台，比如BIM 360、ProjectWise，运用中心文件与本地副本的协同机制，各参与方借助权限分级，像设计组有读写权限、施工组有批注权限，来同步更新模型数据，模型版本差异借助Delta增量更新算法自动合并，单次同步时间能压缩到30秒以内。施工现场借助WebSocket协议达成BIM模型与物联网设备的数据实时交互，像全站仪、激光扫描仪，测量坐标偏差只要≤0.01米就能即时反馈到模型，监理单位运用BIM平台的批注功能，直接在构件上附加质量检查记录，比如在桥墩P5上，施工班组凭借移动端APP接收整改指令，这个APP支持NWD格式加载。模型轻量化处理采用LOD350精度等级，把隧道衬砌模型文件体积控制在200MB以内，支持5G网络下多终端同时访问，像PC、平板、手机，变更管理流程嵌入BIM协同平台。设计变更单与模型构件自动关联，比如箱梁B3，审批流程耗时从传统模式的72小时缩短到8小时[5]。

（三）BIM技术在运维阶段的应用

1.资产信息数据库构建

BIM技术把竣工模型转化成符合LOD500标准的运维模型。该模型里嵌入了构件唯一编码，像UNSPSC分类码，以及材料参数.比如混凝土强度等级为C50，以及设备技术规格，例如风机功率是22kW，依据IFC4标准扩展属性集，模型关联了运维手册、检测报告等非几何数据，形成结构化资产数据库。运用二维码或者RFID标签与模型构件绑定的技术，借助移动终端扫描可获取构件历史维护记录，比如支座更换次数大于或等于3次，数据库集成了GIS坐标，平面精度为0.1米，达成了设施空间定位以及周边管线，其埋深大于或等于2米的三维关系展示，数据存储采用关系型数据库，像MySQL，与非关系型数据库，比如MongoDB的混合架构，可支持每秒200次并发查询。运维人员凭借COBie标准格式导入定期巡检数据，以Excel模板形式，系统会自动更新模型中的设备状态，例如照明灯具寿命剩余80%，数据库版本控制采用时间戳标记，保留10年内所有变更记录，可支持按时间轴回溯构件全生命周期数据。比如裂缝宽度发展曲线，属性检索功能支持组合查询，像“2024年安装的DN300排水管”，结果输出为带有空间坐标的CSV清单。

2.全生命周期数据追溯

BIM技术借助构件唯一编码构建起设计、施工以及运维这三个阶段的数据关联链条，利用时间戳来记录每个构件的属性变更历史。运维模型整合了SQL Server数据库，用于存储施工验收记录、材料检测报告以及维修工单，数据存储周期囊括了工程50年的设计寿命。基于WebSocket协议搭建起数据同步通道，现场巡检使用的手持终端借助NFC读取构件标签后，会将实时检测数据上传至BIM协同平台，平台会自动对比设计允许值，当触发三级预警阈值时便会生成维修任务工单。数据追溯功能采用混合索引技术，可支持按照时间范围、构件类型或者病害类型的组合进行查询。查询结果借助Three.js引擎实现三维模型联动高亮显示，定位精度达到模型坐标系±0.01米，数据版本管理采用Git - LFS机制，完整地保留每次维护操作的增量数据，运维人员凭借RESTful API接口调用历史数据，生成构件服役性能曲线，数据输出支持IFC4标准与COBie电子表格这两种格式。

结语

BIM技术应用于道路桥隧工程，对工程管理的技术框架以及方法体系进行了重新构建，借助设计阶段的冲突预先判断、施工阶段的资源优化处理以及运维阶段的数据联动，这项技术提升了工程建设的精准程度以及可控性能。

参考文献

[1]马晓敏，陶渝，史涛，等.基于BIM技术的市政道路施工过程优化研究[J].中华建设，2025，（05）：184-186.

[2]任小龙，冯凌宇.BIM技术在道路设计中的应用[J].四川建筑，2025，45（02）：269-271.

[3]郑悦锋，余思远，王鑫玮.基于BIM与GIS的机场道路规划与施工管理[J].建筑，2025，（04）：120-122.

[4]刘江南，喻志均.BIM技术在城市道路施工中的应用[J].科技创新与应用，2025，15（11）：177-180.

[5]魏恒俊.BIM技术在高速公路工程路基施工中的运用[J].科技与创新，2025，（07）：201-204.

作者简介：栾宏鹏，兰州理工大学技术工程学院道路桥梁与渡河工程专业毕业，本科，学士学位。从事钢结构施工方案编写、设计图纸深化、现场技术服务及日常生产技术质量管理工作。