基于BIM的市政道路優化與設計

王寶石

（甘肅省建設設計咨詢集團有限公司，甘肅 蘭州 730050）

目前，在市政道路設計工作中，可應用BIM 技術軟件主要為Civil 3D 軟件、3ds Max Design 軟件、Navisworks 軟件、Sketch UP 軟件以及Arc GIS 軟件等[1]。利用BIM 軟件，可以獲得市政道路三維模型，在此基礎上，可以完成分析設計方案、評價設計方案等工作。

1 基于BIM的市政道路優化與設計優勢

1.1 三維模型設計

在BIM 技術軟件基礎上，三維模型設計是重要優勢表現。三維模型設計可以讓設計工作者高效處理地形圖，使用BIM 技術軟件可以生成地面線，如果后期存在線位調整的現象，那么可以讓調整后線位高程得出，幫助設計工作者節約時間。除此之外，針對市政道路優化設計中的交叉口渠化設計工作，使用BIM 技術軟件也可以使其高效開展[2]。

1.2 信息交互共享

BIM 軟件構建模型可以使數據信息得到展現，在具體評審設計的過程中，可以使用數字化方式使所有人員參與至評審工作中，使方案評審的直觀性得以提升。與此同時，道路工程師可以直接傳送路線信息、縱斷面信息以及曲面信息給結構工程師，在BIM 技術軟件中完成箱形涵洞、橋梁以及多種交通結構物設計工作，實現多專業協同設計目標。

1.3 工程計算分析

應用BIM 技術軟件，利用DEM 方法，可以有效計算設計曲面、現有曲面土方量信息，使用Civil 3D 軟件，可以使土方調配表得以生成，進而得出合理挖填距離、移動土方量以及具體移動方向，為后續施工順利開展奠定基礎。

1.4 施工模擬檢查

在市政道路設計中，利用BIM 技術軟件可以讓傳統設計工作中存在的設計缺陷得到有效規避，如不同專業設計碰撞、難以識別設計錯誤等。與此同時，使用BIM 技術軟件開展施工模擬工作，可以在項目建設開始之前對施工規劃予以評估，有效降低施工成本。

2 基于BIM的市政道路優化與設計應用

在市政道路優化與設計應用中，主要技術操作流程為：應用Civil 3D 處理分析地形圖，完成線型設計；對成果格式標準化處理，三維模型采用IFC，允許用戶交互，資源共享；對技術方案進行優選；計算工程量、施工模擬、設計景觀出圖。

2.1 圖形處理分析

在市政道路設計工作中，勘測單位需要對多種勘測技術予以應用，其應用BIM 技術軟件，設計師可以轉化地形數據信息為高程三維圖形，使用Civil 3D 軟件中的命令功能，可以讓高層信息加入高程點，讓地形曲面三維圖形得以生成，之后可以剔除粗差點，并開展高程與流域分析工作，使基礎定線準確性得到保證，為后期市政道路設計、施工工作奠定基礎。

2.2 線形設計優化

2.2.1 平面設計

在市政道路線形設計中，設計工作者需要對緩和曲線最小長度、圓曲線最小半徑以及公共交通站距、車道寬度等數據信息進行全面考量，保證設計車速要求以及設計通行能力要求得到滿足。具體技術操作如下：通過對“從對象創建路線”命令予以點擊，然后選擇規范文件選項，可以生成設計路線，路線元素中的黃色嘆號可以讓不符合設計規范要求的情況得以顯示，利用“路線布局參數”可以進行有效修改，保證路線與設計要求高度相符，最后可以讓2 條設計路線進行有效對比，利用此種方法，可以讓設計工作者兩路線規劃工作得以高效完成，讓數據信息得到直觀把握。

2.2.2 橫斷面設計

如果市政道路橫斷面設計較為復雜，那么利用BIM 技術軟件往往可以發揮出明顯優勢。應用Civil 3D 軟件中的橫斷面編輯器，就可以靈活裝配各個部件，道路模型以及橫斷面具有密切聯系，可以實現動態更新，如圖1 所示。

與此同時，在具體設計過程中，利用代碼可以表示橫斷面中的線元素、點元素，利用點可連接要素線，利用線可以連接為曲面。在具體操作技術中，應注意代碼集管理工作，后期應利用代碼對各種曲面以及要素現進行操作。部分代碼歸納為表1。

表1 部分代碼歸納

圖1 橫斷面編輯器

2.2.3 縱斷面設計

縱斷面設計過程中，市政道路設計工作者利用BIM 技術軟件可以讓原曲面縱斷面得以生成，具體操作技術如下：首先，需要對設計路線予以選擇，然后需要設定數據源是原地形曲面，讓地形曲面縱斷面得以生成，利用此種方法，可以讓數據信息處理分析準確性得到保證。在空白處，可以繪制縱斷面圖，在縱斷面線基礎上對多種因素進行全面考量，完成縱斷面設計工作，與此同時，設計工作者利用“縱斷面柵格視圖”功能，可以讓豎曲線坡度、半徑等指標得以有效查看。

2.3 道路土方計算

在傳統市政道路土方量計算工作中，方格網法、斷面法以及等高線法得到了廣泛應用，此類方法只能求出近似數值，并且會受到市政道路不同地形的影響。利用BIM 技術軟件，可以使用DEM（數字高程模型）法對土方量進行有效計算。具體操作技術如下：首先，應完成設計地表面區域以及初始地表面區域DEM 模型予以構建；然后，可以利用技術軟件進行比較分析，完成土方量計算工作，利用三維模型，可以讓比較結果準確性得到保證[3]。

2.4 管線綜合設計

市政道路設計優化中，應對道路電力管線、雨水管線、燃氣管線、電信管線的設計工作進行全面考量，在此基礎上保證設計綜合性。應用BIM 技術軟件，可以在管線設計中開展管線碰撞檢測工作，為設計人員提供碰撞信息，保證修改及時性，讓返工現象得以減少。具體操作技術如下：利用ArcGIS 軟件對管線進行有效編輯，利用工具庫以及GIS 組件庫，讓管線設計滿足管理人員要求以及施工單位要求，完成數據化處理、協同設計、信息查詢等多種工作。

2.5 施工模擬分析

在市政道路設計優化階段，需要對施工情況進行全面考量，避免有建筑物破壞現象以及工程事故出現。使用Navisworks 軟件，就可以讓工程項目施工模擬得以實現，具體操作技術如下：首先，需要分解軟件中的道路模型，讓多種分項工程得以輸出，為分項工程構建曲面，在差異化圖層中進行放置；然后，使用Timeliner 控件可以對分項工程計劃的開始、結束時間予以輸入，制作施工模擬動畫。通過信息高度整合，可以讓施工進度預處理工作完成，為后續工作開展奠定基礎。

2.6 城市景觀設計

城市道路設計需要與城市景觀設計具有高度契合性，為了保證城市道路美學價值，需要在城市道路設計中考量整體景觀特點。具體操作技術如下：使用Google Earth 軟件，在市政道路設計中提取真實情況三維模型，使用Civil 3D 軟件可以完成道路三維模型設計工作，之后在3ds Max Design 軟件中導入dwg 格式模型，對其開展渲染處理工作，使用Sketch UP 軟件，構思設計方案，繪制設計草圖，最后，可以呈現城市景觀設計圖。如在我國南京市某市政道路工程設計中，就使用了3ds Max Design 軟件，完成了模型渲染工作，其城市景觀設計如圖2 所示。

圖2 城市景觀設計

結合圖2，和傳統設計圖相比，城市景觀設計效果圖的具體性、形象性相對較高，利用此效果圖，設計師可以使用多種渠道直觀展示設計成果，以獲得群眾理解。

3 結語

綜上所述，在市政道路工程中，設計工作者利用BIM 技術軟件，通過做好圖形處理分析、線形設計優化、道路土方計算、管線綜合設計、施工模擬分析、駕駛模擬分析以及城市景觀設計工作，可以讓市政道路設計工作高效開展，優化設計方案，進而提升市政道路工程設計質量，為后期順利建設奠定基礎。