探究城市道路設計中BIM技術的運用

陳馬樂

引言

城市道路是城市基礎設施，其設計規(guī)范質(zhì)量直接關乎到城市的發(fā)展，且關乎到城市居民的日常生活。BIM技術是基于三維數(shù)字技術而構(gòu)建起來的信息模式。在城市道路設計中應用BIM技術替代傳統(tǒng)技術，可以提高設計質(zhì)量，保證設計效率，使得道路設計與時代的發(fā)展相適應，交通運輸效率也得以提高，對城市更好地發(fā)展也可以起到一定的促進作用。

1 BIM技術的概念界定

BIM技術應運而生，多用于建筑領域，通過啟動BIM技術實施工程設計和工程管理，實現(xiàn)了設計管理與設計技術融合，實現(xiàn)了建筑工程的全方位管理，為建筑工程項目的生命周期提供了保證。隨著近年來城市公路建設如火如荼地展開，道路設計越來越受到重視。企業(yè)要將建筑設計的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來以擴展利潤空間，就將設計納入到管理范疇，應用BIM技術進行設計，實現(xiàn)設計管理。在城市道路設計上，可以對道路管理設計工作整體性規(guī)劃，各種技術細節(jié)以及管理細節(jié)都可以在BIM軟件模型中體現(xiàn)出來，其優(yōu)勢在于，將各種設計管理信息系統(tǒng)化，構(gòu)成了為城市道路設計提供的專屬模型，通過運行這種模式，就可以對各項設計管理工作采用數(shù)字技術體現(xiàn)出來，融入到道路工程項目的各個環(huán)節(jié)中，設計管理信息可以為工程項目提供全過程服務，保證道路設計管理工作高效有序地進行。

1.1 BIM技術分析

BIM技術就是建筑信息模型，是英文Building Information Model的縮寫。使目前技術中較為先進的數(shù)字化信息技術，在各行各業(yè)也得到更為廣泛的應用。BIM技術具體在設計道路中應用的就是對建筑相關的信息進行收集，以此建立的信息模型。使用此技術，使設計道路的工作效率得到提高。

1.2 BIM的應用率

BIM的應用率指的是涉及BIM的項目在企業(yè)項目總數(shù)中所占的比例。施工企業(yè)的BIM應用率目前高于設計企業(yè)的應用率，預計未來兩年這兩者間的差距還將拉大。接近46%的設計企業(yè)目前應用率低，僅在不到15%的項目中應用BIM，而施工企業(yè)中的這一比例不達到31%。52%的施工企業(yè)預測，未來兩年內(nèi)，他們將在30%以上的項目中應用BIM。與此相比，設計企業(yè)中的這一比例僅約36%。

1.3 BIM模型精細度的熟悉程度

建筑設計和施工中最常見的低效現(xiàn)象之一是，不同項目相關方需要在項目的各個階段于多類技術工具中手動重新創(chuàng)建信息。這涉及重復工作并可能引發(fā)信息誤讀和信息錯漏，經(jīng)常在項目后期導致代價高昂的問題。BIM最高效且最具變革意義的功能是，輸入一次項目相關信息后，多個用戶即可迅速切實地訪問此類可靠數(shù)據(jù)。BIM集成的信息以數(shù)字信息形式存在，因此其他技術工具也可讀取這類信息，并在項目全程中報告各個參與方的工作流程。建筑設計和施工企業(yè)獲取上述BIM收益的一個關鍵前提是，所有項目參與方都能清楚認識到模型在生命周期中任意給定時刻包含哪些可信賴的可用信息。新編制的“模型精細度”參考標準可在這一方面發(fā)揮極其重要的作用。

1.4 BIM模型精細度的熟悉程度和采用率

BIM應用率高的企業(yè)的模型精細度采用率也更高。在BIM應用率高的企業(yè)中，33%的企業(yè)更為頻繁地采用了BIM精細模型。這一數(shù)據(jù)是BIM應用率低的企業(yè)的兩倍多。這表明精細模型的采用率的增長可能與BIM實施的拓展呈正比。精細模型在全球建筑經(jīng)濟中的前景對所有設計企業(yè)和施工企業(yè)而言，未來的兩大任務是采用精細模型來改善基于模型的協(xié)作和整合，同時通過獲取BIM效益來為所有項目參與方創(chuàng)造更好的項目成果。

1.5 Civil 3D建模流程

Civil 3D是一款旨在面向土木工程設計與文檔編制的建筑信息模型的制圖軟件，它能幫助土木工程專業(yè)人員保持協(xié)調(diào)一致，更輕松、更高效地探索設計方案，分析項目性能，并提供相互一致更高質(zhì)量的文檔。Civil 3D在市政道路中建模流程主要如下：首先通過原始測量數(shù)據(jù)建立三維地面模型，對三維地面模型進行處理后，通過按照布局創(chuàng)建路線或從對象創(chuàng)建路線兩種方式進行道路中心線選線，通過三維地形作為設計的基本資料，創(chuàng)建縱斷面，完成縱斷面拉坡設計，結(jié)合交通行駛需要和交叉口的布設要求進行道路標準段、展寬段、漸變段等平面細部設計，最后自定義部件，通過部件創(chuàng)建道路裝配，建立道路模型，流程如圖1所示。

圖1 建模流程圖

2 城市道路設計中應用BIM技術的意義

2.1 充分表達設計的意圖

BIM技術到道路設計中的應用，使得道路的三維設計模型構(gòu)建起來，可以提高設計圖的視覺效果，對于設計中所存在的不足也可以一目了然。在城市道路設計中應用BIM技術，對于道路設計完工之后的效果也可以準確描述，讓你們對道路設計情況可以直觀獲得。應用BIM技術中，還可以準確對表達設計意圖。

2.2 具有高度精確協(xié)調(diào)性

設計城市道路的過程中，采用BIM軟件進行設計具有良好的適應性，杜設計上不會產(chǎn)生很大的誤差，為城市道路施工提供有價值的參考依據(jù)，確保道路工程施工建設有序展開。應用BIM技術構(gòu)建城市道路數(shù)據(jù)模型，可以使得屬性數(shù)據(jù)精確，幾何數(shù)據(jù)信息準確無誤，將工程量確定下來，使得城市道路工程施工中，各項專業(yè)技術協(xié)調(diào)進行。

3 BIM技術在道路設計中的具體應用分析

3.1 用BIM技術進行道路規(guī)劃

城市的地下空間被充分開發(fā)利用起來進行道路設計，可以提高城市地下空間的利用率。在進行道路設計中就可以運用BIM技術對地下空間系統(tǒng)性規(guī)劃，以使得地下空間被充分利用起來。BIM技術在應用領域中可以充分地發(fā)揮其協(xié)同功能和分析功能。將這兩項功能用于城市道路設計中，構(gòu)建城市道路三維立體圖形，利用圖形計算地下空間的可利用性，并進行整體性規(guī)劃。將城市中的地下空間與地上空間相比較，不僅空間的格局復雜，而且屬于是隱性工程，這就必然給成本是道路設計造成了一定的難度。特別是城市道路工程屬于是市政地下工程，在地下空間中還有其他的輔助性設施，就需要道路設計中合理規(guī)劃地下空間，以使得地下空間中的輔助性設施的運行不會受到影響。將BIM技術充分利用起來，可以實現(xiàn)道路設計圖的透視化，對于道路設計效果都能夠做到一目了然，即利用軟件將與道路設計相關的信息輸入到BIM軟件中，包括道路、互通區(qū)、被交道、斷面、超高、加寬、平交口、隔離柵、橋梁、護欄、隧道、豎曲線、涵洞、平曲線等。對于地下空間的道路設計要從整體的角度合理規(guī)劃，能夠確保地下道路分布合理，結(jié)構(gòu)連通，而且還可以利用BIM軟件將土方量精確計算出來。當?shù)缆吩O計完成之后，還可以運用BIM技術對所設計的地下道路加以論證。

3.2 三維建模設計

由于和國外的BIM技術相比，我國在技術利用以及相關產(chǎn)品上都是落后于國外的，一直到21世紀之處才開始慢慢發(fā)展。隨著BIM技術的不斷成熟，現(xiàn)如今在各個行業(yè)中已經(jīng)得到更為廣泛的應用，而且在其社會效益以及經(jīng)濟效益上也收獲頗豐。在道路設計中由BIM技術衍生出了許多的設計軟件，其都是可以構(gòu)建三維的設計信息模型的，BIM技術的未來發(fā)展中，模型就會將有更多的子模型出現(xiàn)，而這些模型又都是精確度比較高而且更加精細的模型，這種模型方式的利用，使道路設計更為方便，在未來得到更為精確化的設計（圖2BIM技術在三維建模技術）。

圖2 BIM技術在三維建模技術

3.3 用BIM技術進行地下道路系統(tǒng)的設計

將BIM技術全面應用于城市道路的設計、施工全過程，通過方案模擬、深化設計、管線綜合、資源配置、進度優(yōu)化等，利用BIM技術對道路的節(jié)點、監(jiān)控中心結(jié)構(gòu)、裝飾等進行建模、仿真分析，提前模擬設計效果，對比分析，優(yōu)化設計方案。結(jié)合地下道路的綜合管廊深基坑支護方案利用BIM的3D實比例模型進行道路與管線交叉線路檢查。將模型導入到Navis works軟件，采用第三人行走模式，進行凈空檢查。采用虛擬漫游技術，結(jié)合勘察資料、設計圖紙，利用BIM技術建模，厘清樁端持力層、巖面等關鍵隱蔽節(jié)點，將施工管理控制措施制定出來，對于交叉節(jié)點采用三維透視圖。利用道路、結(jié)構(gòu)、管線的綜合3D模型及Navis works軟件虛擬漫游，實施道路設計圖的可視化交底，并做好效果評估，及時糾偏。利用BIM的參數(shù)化、可視化模型等特點，對施工資源調(diào)配及進度優(yōu)化控制。

4 結(jié)束語

綜上所述，中國的城市化發(fā)展，基礎設施建設越來越受到重視。由于城市空間有限，使得城市道路設計中對于空間合理利用成為需要重視的問題。除了道路設計之外，地下空間也被充分利用起來。在城市道路設計中應用BIM技術，就是將這種技術的優(yōu)勢充分利用，使得道路設計實現(xiàn)了立體化，而且會產(chǎn)生透視感，從BIM軟件的功能上來看，其還具備多元信息的儲存功能，將城市道路結(jié)構(gòu)特征呈現(xiàn)出來。特別是在城市道路設計中所涉及到的建模參數(shù)、所利用的標準化模塊，以及項目模型和數(shù)據(jù)等等都存儲在可以在BIM產(chǎn)品庫重復利用，為城市道路的設計管理提供技術條件。

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[3]余萌.BIM技術在市政道路設計中的應用研究[J].四川建材，2016，42（02）：149～151.