BIM技術于市政立交工程方案設計中的應用

羅超，曾娟（南寧市城鄉規劃設計研究院 廣西 南寧 530002）

0 引言

BIM即為建筑信息模型，簡單可理解為帶有全部信息的數字化模型。現階段國家大力推廣BIM技術普及，2016年住房和城鄉建設部發布《住房城鄉建設部關于印發2016~2020年建筑業信息化發展綱要的通知》預示著BIM將成為行業的發展方向。相比于建筑及機械等行業，市政工程BIM起步較晚，但其發展迅速已成燎原之勢。對于市政立交工程而言，由于其復雜的空間關系，BIM技術的應用對其具有革命性意義。

1 市政立交工程特點

市政立交主要有分離式立交和互通式立交之分。分離式立交多用于高等級道路與低等級道路相交的立交形式，不需實現轉向需求，其技術及條件較為簡單；互通式立交為相近或相同高等級道路相交，需要實現其相互之間交通轉換的立交形式。

市政立交主要有以下兩個方面特點：立交形式多樣，選型難：市政常用互通式立交主要包括菱形立交、苜蓿葉式立交、蝶形立交、半定向立交等一種或多種組合形式，設計首先需要在眾多類型中確定立交選型；市政立交工程空間關系復雜、制約因素多：包括立交自身空間交叉關系，立交與地下管線、管廊、隧道、軌道交通的銜接與交叉等諸多方面，立交設計需梳理各方面之間的銜接及相互影響關系。

市政立交方案設計需要解決的核心問題是立交選型決策、立交空間及技術問題，其中立交選型為其重中之重，其主要受交通需求、用地需求及經濟、社會等多方面影響；立交空間問題需要各專業相互之間協調、配合解決；立交技術問題解決需要結合技術、知識、經驗等諸多條件實現。

2 傳統設計于市政立交方案設計上的局限性

傳統CAD二維設計經過幾十年的發展，如今已成熟且應用廣泛，相對于畫板時代其計算機繪圖技術具有劃時代的意義，具有高效、快捷、精確等諸多明顯優勢。于普通市政道路工程方案設計中，影響因素較少、空間關系簡單、各專業分界明顯，傳統CAD二維設計可完全勝任。

相對普通市政道路工程，市政立交工程更加復雜，主要體現在立交形式多樣、空間關系復雜、成果難以完整展示等。傳統二維平面設計在立交方案設計中存在著設計難度大、設計精度及效率難以保證、空間分析能力弱、效果難以表現、驗證困難且難于決策判斷等諸多問題。故市政立交工程的方案設計過程往往是一個復雜的系統工程，其設計及決策過程需要大量的工作以及時間，而BIM技術作為開創性設計手段為解決此類問題創造了條件。

3 BIM技術于市政立交方案設計上的優勢

BIM技術作為新興技術，相對于傳統二維設計，其設計理念發生了實質性的變化。首先，BIM技術實現從二維到三維質的改變，BIM技術通過建立三維建模實現數字化、信息化設計，與普通的3D模型不同的是，BIM模型含有工程設計全部信息，如材料組成、尺寸、建設條件等，使設計集成簡化，并保證設計精度；其次，BIM技術模型可實現各專業協同設計，即基于同一模型條件下集成工程范圍內所有建設條件，包括道路、橋梁、排水、交通、景觀、照明等各個專業，使專業之間銜接更高效、準確；再次，BIM技術可進行成果驗證，由于數字化模型及協同設計，可實現專業自身及專業之間的核查，如材料核查、尺寸核查、坡度核查、視線核查、空間關系核查等，保證設計準確性及精度；最后，BIM技術成果展示效果顯著，由于其采用三維真實化建模，BIM成果可實現全方位、全立體的建成效果展示，對多方案比選及決策判斷具有極大的促進作用。

4 BIM技術于市政立交工程方案設計中的應用

市政立交工程復雜，BIM技術的應用對其方案設計起到極大的促進作用。首先，對現有資料進行建模，包括地形地貌、物探資料等，分析基礎條件對立交的影響，為立交設計提供依據；其次，市政立交工程環境復雜、形式多樣、決策困難，BIM技術通過立交三維化建模，實現立交選型方案落地比選，直觀判斷其與周邊的環境互適性、用地適應性、場地銜接性等關系，有利于立交選型決策；第三，市政立交工程空間關系復雜，通過BIM技術建立總體場景，將所有專業集成，可直觀判斷立交整體協調性、立交凈空是否滿足要求、立交橋梁樁基與各類管線凈距是否滿足要求、立交各類構筑物之間是否存在碰撞、立交三角視距是否受到結構物、樹、燈影響等等，為立交技術可行性提供保障；第四，立交建設的根本目的是為交通服務，利用BIM技術對立交交通運行進行真實化模擬演示，將預測交通量數據導入BIM模型，于立交模型中模擬交通運行，可直觀判斷立交交通運行狀態，為立交決策判斷提供有力依據；第五，BIM技術立交成果展示效果突出，三維模型可實現立交全方位、全立體的動態展示效果，并可進行后期渲染，對立交于不同的季節、氣候、天氣等狀態下進行模擬分析，可實現立交最真實的效果展示；第六，立交結構復雜，BIM技術將所有信息輸入立交模型之中，立交模型結構分塊與真實的施工情況一致，結構分塊包含施工所需的所有信息，可直接指導立交施工，提高效率；最后，BIM技術可實現立交施工模擬，通過施工模擬演示，保證立交的實施可行性，為立交實施方案決策提供判斷依據。

5 BIM技術市政立交工程案例

南寧市某立交工程方案設計復雜，利用BIM技術進行分析，從立交選型建模到立交空間分析，再從立交靜態效果渲染到動態交通演示等方面，實現立交高效、準確、合理的決策判斷。

圖3 立交景觀效果

立交從多角度提出方案構思，并分別進行BIM建模比選，并確定以方案一作為推薦方案：

立交協同設計，集成道路、橋梁、排水、交通、景觀、電氣等工程于同一場景，實現整體協同并進行相關分析：

立交景觀效果渲染，并進行季相、氣候、天氣狀態分析演示：

立交交通模擬演示分析，進行最真實的交通模擬分析，判斷立交運行狀態：

6 結語

圖4 立交交通運行模擬分析

隨著時代進步及行業發展，BIM設計技術普及以及未來取代二維CAD設計已成為必然趨勢。針對傳統設計于市政立交設計中存在設計難度大、設計精度及效率難以保證、效果難以表現、驗證困難等局限性，BIM技術在參數化建模、專業協同設計、空間關系組織、交通仿真、碰撞核查及效果展現等方面具有顯著優勢，對復雜的市政立交工程具有重大的促進作用。雖然目前BIM技術尚存在或多或少的問題，但是其解決亦只是時間問題，對此，我們可以展望未來數字模型將會取代圖紙出圖，實現設計的革命轉變。