BIM在城市道路設計中的應用探討

李然

摘 要：交通工程是城市發展的先行官，城市道路工程是交通工程的重要組成部分。近年來隨著城市化進程的推進，城市道路工程也得到了極大的發展，城市道路工程項目也引入了多種先進的科學技術，BIM技術作為其中一種，不僅可以應用到城市道路工程管理中，也可以應用到城市道路施工、設計中，極大的提升了工程的管理水平，也提高了工程施工效率，使城市道路設計更具可實施性。就此，本文對BIM在城市道路設計中的應用展開探討，僅供參考。

關鍵詞：BIM技術;城市道路設計;技術應用探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.051

1 BIM技術概述

1.1 BIM技術的內涵

BIM技術，即“建筑信息模型”，主要指的是將關于建筑工程項目的信息集于三維模型中，并全面貫徹落實到建筑工程項目的全過程中，BIM技術不僅可以應用到建筑工程管理中，能夠更加準確的對建筑工程項目進行管理，還可以應用到建筑工程的施工、設計中，BIM技術所具有可視化、協調性等特點，極大地提升了建筑工程項目施工、設計水平。

市政道路設計中BIM技術應用軟件主要有Revit、Bentley、ArchiCAD、EiCAD及路立德等。

1.2 BIM技術的特點

BIM技術的特點主要有可視化、協調性、優化性、模擬性、協同性。具體見表1。

2 BIM在城市道路設計中的應用分析

城市道路設計直接關系到城市道路工程后續施工及運行，將BIM技術應用到城市道路設計中，具有多方面的作用，具體體現在以下幾個方面：

（1）凸顯設計意圖。傳統的二維設計方法無法實現對設計圖紙的可視化呈現，可能會導致設計出來的圖紙與預期意圖有著很大的區別，將BIM技術應用到城市道路設計中，可以將設計圖紙進行可視化呈現，更加凸顯設計意圖，便于后續施工應用。

（2）模擬和分析能力更加強大。城市道路工程項目涉及的內容較多，BIM技術所具有的模擬性可以對所要設計的城市道路項目進行模擬，對相關信息進行分析，將設計出來的城市道路圖紙進行施工模擬，對施工過程中可能出現的問題進行分析，不僅可以減少實際施工所遇到的問題，還能提升了施工效率，提高施工資源的有效應用。BIM技術通過建立三維工程模型，并借助數字化技術，能夠為工程三維模型提供更加全面、完整的信息，豐富信息數據庫。圖1為道路BIM三維模型系統的結構圖。對于道路BIM三維模型系統而言，其構成要素涉及了多個方面，有橋梁、隧道、軌道交通等，需要將這些要素集中體現在一個完整模型系統中，在構建完整模型系統過程中，需要以實際情況為依據，采用分割以及歸并的方式來單獨構建模型，再加以整合拼接，還要增加相關分析模塊等方式，以構建出一個完整的模型系統。

（3）工程量計算精確度更高。在城市化進程的推進下，城市道路工程項目規模越來越大，涉及的內容也越來越多，工程項目也越來越復雜，工程施工環節眾多，使得城市道路工程建設工程量也很大，傳統的二維設計方法在面對復雜的城市道路工程時，在進行工程量計算時，常存在計算準確度不高的情況，設計誤差較大，影響城市道路工程的后續施工質量。利用BIM技術，將各種數據輸入到模型中，極大的提升了工程量計算精確度，數據準確度高，為后續施工起到有效指導作用。

（4）協同效果更強。城市道路工程項目服務于城市發展，城市道路工程項目不僅要關注于道路工程，還要關注于給排水工程、燃氣工程，利用BIM技術將各種信息整合于一個三維模型信息數據庫中，不僅設計人員之間可以進行溝通、交流，設計人員還可以與施工人員、管理人員進行溝通、交流，實現各個環節之間的有效溝通、交流，使各方人員可以基于BIM進行協同工作，實現對城市道路工程項目的優化，使復雜的問題變得更為簡單化，提升城市道路設計水平，確保城市道路工程施工的有序開展，使城市道路工程后期運行更加穩定、安全。

3 BIM在城市道路設計中的具體應用

3.1 地形地勢分析

在進行城市道路設計時，首先需要對項目所在區域的地形圖進行處理，地形圖的精度越高，所提取的數字信息越準確，設計中所采用的地形圖比例一般不低于1：500。利用BIM軟件的地形處理功能建立3D模型時，需要對地形圖中的高程點、等高線及現狀構筑物等信息進行采集，有時為了達到更高的工程精度，還需要對關鍵路段進行人工測量，并將測量信息導入到模型中，根據導入的數據信息建立3D模型，然后進行高程分析，為后續BIM技術的應用提供基礎。BIM地形地勢模型圖如圖2所示。利用BIM技術對城市道路的地形地勢進行有效分析，使城市道路設計更加契合現狀地形地勢，確保后續設計工作順利進行。

3.2 BIM技術應用于地下管線的綜合設計

城市道路工程項目包含眾多地下管道，常見的主要有給水管、排水管、電力管、燃氣管及熱力管等，有些改造項目既有新建管道還有一些現狀管道，各種管道埋深不一致，錯綜復雜，橫過路管很容易出現高程干擾，給施工帶來極大的不便。在地下管線施工時，需要提前了解地下管線相關資料，包括管線的種類、管徑、走向等，利用BIM技術可以進行地下管線的排布模擬，并精確定位管線高程，避免了在施工階段出現高程干擾、漏埋套管、預埋位置不當等問題，有效的減少工程變更，降低工程成本。

3.3 道路路線設計

在城市道路設計中，路線設計尤為重要，路線是整個道路設計的靈魂，路線不僅決定了道路的走向，同時也影響著工程造價。道路路線設計時，首先根據道路交通規劃，將道路中心線導入到已經完成的三維地形圖中，并與之精準結合，然后根據模型中現狀地形地貌進行線路分析，并進行優化處理，使其具備經濟技術指標較高，可實施性強等特點。設計完成后，還需要多次檢查，以確保道路設計圖紙能適用于實際施工。

3.4 道路橫斷面、縱斷面的設計

隨著城市化進程的推進，城市規模不斷擴大，對于道路橫斷面、縱斷面的設計要求也越來越高。具體來說，道路橫斷面的設計內容眾多，需要根據城市道路等級和使用功能進行設計。在橫斷面設計時，首先利用BIM技術可以預測交通量的特點，進行近遠期交通運行模擬數據分析，根據預測交通量，確定科學、合理的路面結構層及車行道寬度，然后進行橫斷面建模，橫斷面建模時，利用軟件自帶的標準組件進行組合，也可以自定義裝配組件，使其與設計要求相吻合。道路縱斷面的設計依照3D地形地勢模型，采集現狀地面高程數據，構建出道路中心線的原地面線，并參照城市道路工程設計規范標準，進行道路縱斷線的繪制工作。在完成縱斷面設計繪制工作后，要查看整個設計自動生成的相關要素，并做好保存工作。如果不符合要求，要重新編輯，對相關參數進行修改，直到滿足相關規范的要求。

3.5 BIM技術應用于工程量統計

城市道路工程建設中，從勘察設計到施工期間需要涉及的內容較多，施工區內的地形地貌變化較為頻繁，工程量統計工作較為復雜，工程量統計的精度關系到城市道路工程造價。利用BIM技術可以精準的進行工程量統計工作，通過軟件分析，迅速提出工程量，最終獲得相應的工程量清單，使工程量計算更加準確，確保城市道路工程造價的準確性，實現對城市道路工程建設投資的有效控制。

4 BIM在城市道路設計應用中的問題與建議

當前，BIM技術在實際的城市道路設計應用中，還存在諸多的問題，輔助分析軟件技術還滿足不了現代工程項目建設需求，在進行BIM技術建模時，每次都需要建立新的模型，這不僅極大地增加了工作量，還提高了設計成本。另外，行業中還沒有制定明確的標準。因此，在今后的發展過程中，要制定行業評價標準以及成果提交標準，并在應用過程中，不斷的進行優化、完善，實現對BIM成果的量化評價。加大對相關輔助軟件的開發支持力度，實現“一次建模，多次使用”，避免由于重復建模，增加工作量及設計成本。加大對BIM技術的推廣應用，可以通過示范性工程，將應用BIM技術的城市道路工程與應用傳統設計方法的城市道路工程相比較，突出BIM技術的優勢，使全行業認識到BIM技術應用所帶來的實際效益，進而將BIM技術更好地推進到全行業之中。

5 結語

綜上所述，在現代化社會發展背景下，城市道路工程不僅是城市化發展建設的重要組成部分，也對于城市化發展建設起到了極大的推動作用，并且還關系到人們的生產、生活，關乎人們的出行安全，也能體現出一個城市的形象。BIM技術近年來在建筑工程項目中有了廣泛的應用與發展，將BIM技術應用到地形地勢分析、地下管線的綜合設計、道路路線設計、道路橫斷面、縱斷面設計、工程量統計分析等方面，極大地提升了城市道路設計水平。但是，BIM在城市道路設計應用中，還存在諸多問題，需要在今后的發展中，不斷加強應用與研究，實現BIM與城市道路設計的有效融合，并推廣到全行業中。

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