BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

管延臣

摘 ? ?要：BIM技術(shù)是當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中的新型設(shè)計(jì)理念，將三維數(shù)字技術(shù)用于市政道路設(shè)計(jì)，將有效提升市政道路設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。基于此，本文以BIM技術(shù)作為研究對象，結(jié)合BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，分析該技術(shù)在市政道路地形圖設(shè)計(jì)、中心線、橫向路面、縱向斷面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，從而優(yōu)化市政道路設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);市政道路設(shè)計(jì);道路中心線設(shè)計(jì)

1 ?引言

BIM技術(shù)是建筑信息模型的簡稱，對建筑項(xiàng)目物理特點(diǎn)與功能展開數(shù)字化記錄，實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字信息的共享。在市政道路設(shè)計(jì)階段中，BIM技術(shù)可以完成道路設(shè)計(jì)協(xié)同化作業(yè)，無論是數(shù)據(jù)收集還是更新，都可以在技術(shù)平臺(tái)下完成，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的集成化應(yīng)用，將市政道路設(shè)計(jì)與建設(shè)展開數(shù)字化處理，提升工程設(shè)計(jì)水平。

2 ?BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 ?實(shí)現(xiàn)市政道路設(shè)計(jì)的可視化

可視化在市政道路設(shè)計(jì)中可以明確設(shè)計(jì)要點(diǎn)、豐富設(shè)計(jì)內(nèi)容，將圖紙中的內(nèi)容數(shù)字化處理。以往施工圖紙的設(shè)計(jì)信息需要依靠線條與數(shù)字，要求設(shè)計(jì)人員了解圖紙內(nèi)容。但隨著市政道路施工規(guī)模的擴(kuò)大，建設(shè)內(nèi)容日益復(fù)雜化，單一線條與數(shù)字無法滿足道路設(shè)計(jì)需求，而BIM技術(shù)的可視化功能可以做到這一點(diǎn)。在可視化三維設(shè)計(jì)圖紙中，將設(shè)計(jì)內(nèi)容呈現(xiàn)出三維結(jié)構(gòu)，效果圖更加精確。

2.2 ?協(xié)調(diào)并模擬道路設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)性是市政道路設(shè)計(jì)與施工的關(guān)鍵，要求設(shè)計(jì)人員綜合考慮城市交通、地下排水和電纜等設(shè)施的影響。市政道路建設(shè)中會(huì)遇到各種問題，設(shè)計(jì)單位需要為施工單位提供詳細(xì)的資料，明確設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)，針對特殊線路予以布置。應(yīng)用BIM技術(shù)可以為其提供更加全面的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，BIM技術(shù)可以作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)載體，利用市政道路設(shè)計(jì)模型呈現(xiàn)各類數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)。比如道路開挖與排水管網(wǎng)的協(xié)調(diào)性、路基處理與地下水分布的協(xié)調(diào)性、道路施工與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)性等。

2.3 ?優(yōu)化道路設(shè)計(jì)

對于市政道路工程來說，道路設(shè)計(jì)也是一個(gè)不斷優(yōu)化的過程。應(yīng)用BIM技術(shù)可以優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工，評估道路設(shè)計(jì)信息，明確設(shè)計(jì)復(fù)雜程度，優(yōu)化處理工程幾何信息、工程量、物理信息等，為數(shù)據(jù)的優(yōu)化提供最新計(jì)算方法。在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案時(shí)，憑借BIM技術(shù)的優(yōu)勢將設(shè)計(jì)與成本控制相結(jié)合，按照設(shè)計(jì)內(nèi)容優(yōu)化成本，在保障施工質(zhì)量的同時(shí)降低成本。此外，BIM技術(shù)可以對特殊項(xiàng)目優(yōu)化處理，例如軟土地基施工處理，并幫助設(shè)計(jì)師及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱藏的設(shè)計(jì)問題。該技術(shù)使用下，設(shè)計(jì)圖與以往的二維設(shè)計(jì)圖不同，可以對工程進(jìn)行三維模擬，支持可視化圖紙應(yīng)用，可以為設(shè)計(jì)師和施工人員提供綜合線路圖與結(jié)構(gòu)圖，提升圖紙的精確性，為工程施工提供重要的參考依據(jù)。

3 ?BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 ?BIM技術(shù)在道路地形圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在市政道路設(shè)計(jì)中，道路地形圖的整體設(shè)計(jì)至關(guān)重要。與普通道路工程相比，市政道路工程設(shè)計(jì)要求道路地形圖必須繪制的精確、詳細(xì)，將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，可以做到以下幾點(diǎn)：（1）應(yīng)用BIM技術(shù)穿插地形圖中心線。結(jié)合市政道路地形圖與整體道路結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)，明確3D地形圖的地理位置坐標(biāo)，為工程施工周圍設(shè)計(jì)地形梯度;（2）應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行地形圖轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)。以3D建模造圖為基礎(chǔ)，在圖紙上標(biāo)注具體施工要點(diǎn)與地圖中心線，將傳統(tǒng)的地形圖轉(zhuǎn)化為3D多元線路，實(shí)現(xiàn)不同道路設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性;（3）應(yīng)用BIM技術(shù)協(xié)調(diào)地形圖與線路構(gòu)建，對多段道路線路展開穿插設(shè)計(jì)，使市政道路線路施工圖更加完整。比如在道路設(shè)計(jì)中，應(yīng)用BIM技術(shù)可以完整的將道路布局呈現(xiàn)出來，并結(jié)合具體地形環(huán)境，將其融入道路設(shè)計(jì)中，為設(shè)計(jì)工作帶來3D化構(gòu)圖效果。憑借著自身的地形處理技術(shù)，BIM技術(shù)可以對道路模擬造型，完成三維樞紐立體規(guī)劃，將設(shè)計(jì)人員的意圖傳達(dá)明確，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以最直觀的方式將道路整體效果圖表現(xiàn)出來。

3.2 ?BIM技術(shù)在道路中心線與橫向路面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

對于道路中心線設(shè)計(jì)，這是市政道路線路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。應(yīng)用BIM技術(shù)可以將中線完整的繪制出來，將技術(shù)參數(shù)與實(shí)際路線對比，確定中線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，合理規(guī)劃中線長度，明確曲線直徑與平緩長度。在中心線穿插設(shè)計(jì)時(shí)，需要應(yīng)用BIM技術(shù)提前描繪出中心線結(jié)構(gòu)，模擬中心線道路走向，并以數(shù)據(jù)的方式呈現(xiàn)出模擬效果，將中心線融入3D圖形中，實(shí)現(xiàn)對市政道路多節(jié)線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保中心線定位更加精確，為接下來的橫向路面與縱向斷面設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

對于道路橫向路面設(shè)計(jì)，應(yīng)用BIM技術(shù)可以保證道路構(gòu)建的科學(xué)性與合理性。BIM技術(shù)可以高效拼接道路部件，將各部分組建起來，并展開三維數(shù)據(jù)模擬，計(jì)算模型的過程就是對道路設(shè)計(jì)的過程。橫向路面設(shè)計(jì)需要考慮車輛通行情況，根據(jù)車的流量與載重量限定值進(jìn)行路面設(shè)計(jì)。橫斷面設(shè)計(jì)包含通行車道設(shè)計(jì)、人行道設(shè)計(jì)、路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及路橋連接設(shè)計(jì)，應(yīng)用BIM技術(shù)對這些內(nèi)容進(jìn)行3D構(gòu)圖，精確各處位置。此外，BIM技術(shù)還能對施工材料予以設(shè)置，通過數(shù)據(jù)分析，合理布置設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)參數(shù)，以便施工人員按需求購置施工材料，實(shí)現(xiàn)資源的合理配置，避免不必要的資源浪費(fèi)。

3.3 ?BIM技術(shù)在道路縱向斷面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在市政道路縱向斷面設(shè)計(jì)中，應(yīng)用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對線路的科學(xué)編制，以基礎(chǔ)線路設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，利用軟件的模擬功能，可對線路進(jìn)行分段構(gòu)建。比如拉坡線繪制時(shí)，可使用BIM軟件對道路縱向斷面展開動(dòng)態(tài)監(jiān)視，預(yù)測設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和拉坡線之間的偏離距離，通過合理的調(diào)整，保證道路縱向斷面設(shè)計(jì)工作的合理性。此外，BIM技術(shù)還會(huì)用于營地布置設(shè)計(jì)，使用Auto CAD Civil 3D軟件對營地展開二維規(guī)劃，在BIM平臺(tái)中導(dǎo)入營地設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，完成營地三維建模工作。BIM以將道路設(shè)計(jì)信息與文件同步，模擬縱向斷面設(shè)計(jì)效果，可視化整合設(shè)計(jì)圖，全方位進(jìn)行道路工程3D模型的信息化處理工作。不僅如此，BIM技術(shù)還具有漫游功能，可以幫助設(shè)計(jì)人員和施工人員了解項(xiàng)目細(xì)節(jié)內(nèi)容，通過高清設(shè)計(jì)效果圖與視頻文件了解圖紙全部信息。

2018年，中交第一公路勘查設(shè)計(jì)研究院與BENTLEY軟件公司發(fā)布了雙方合作研發(fā)的道路工程BIM正向設(shè)計(jì)軟件，即CNCCBIM Open Roads，軟件面向市政道路、公路，可以解決現(xiàn)有BIM技術(shù)軟件缺乏本地化設(shè)計(jì)規(guī)劃、模板、數(shù)據(jù)無法聯(lián)動(dòng)問題。軟件支持Project Wise互聯(lián)數(shù)據(jù)環(huán)集成項(xiàng)目交付，可以與交通工程、地質(zhì)勘探、管線管理等軟件聯(lián)合應(yīng)用，提升市政道路設(shè)計(jì)工作的協(xié)調(diào)性。基于工程管理BIM協(xié)同平臺(tái)，可解決多種類型項(xiàng)目管理難題，實(shí)現(xiàn)市政道路建設(shè)施工精細(xì)化管理。平臺(tái)內(nèi)包含模型管理、模型算量、安全質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、設(shè)備管理、材料管理、資料管理、成本控制、投資管理等內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員、施工人員與管理人員可以立足于BIM技術(shù)平臺(tái)，各司其職，完善自身崗位工作，保障道路建設(shè)施工質(zhì)量。在未來，設(shè)計(jì)人員需要高度重視BIM技術(shù)設(shè)計(jì)階段的工作，當(dāng)某項(xiàng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，BIM平臺(tái)可以自動(dòng)調(diào)整3D模型，設(shè)計(jì)人員無需重新繪制設(shè)計(jì)圖，有效提升工作效率。不僅如此，設(shè)計(jì)師可以通過BIM技術(shù)找出方案內(nèi)的缺陷問題，以便及時(shí)調(diào)整，為后期施工和工程驗(yàn)收環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。

4 ?總結(jié)

總而言之，隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，將其用于道路設(shè)計(jì)是市政道路建設(shè)的必然趨勢。憑借著BIM技術(shù)的特性，可以讓BIM在市政道路設(shè)計(jì)中發(fā)揮更加顯著的作用，要求設(shè)計(jì)師與施工人員不斷提升自身專業(yè)素質(zhì)，提高技能水平，全方位掌握BIM軟件應(yīng)用內(nèi)容，在道路地形圖設(shè)計(jì)、道路中心線設(shè)計(jì)、橫向路面設(shè)計(jì)、道路縱向斷面設(shè)計(jì)工作中突出BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：

[1] 廖杰花.淺談BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].居舍，2019（14）：47.