BIM 在道路設計中的應用探析

裴明武

（蘭州路通工程咨詢有限責任公司，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

道路作為我國重要的基礎設施決定著人們的出行是否便捷，也體現了國民經濟水平高低。在道路設計時會受許多內外部因素影響，導致設計效果與實際存在出入，我國已全面融入BIM 來提高設計效果。該技術有著協調、模擬、仿真等功能，可以預防道路設計中出現與實際不符的現象，實現設計與實際相統一。然而在實際應用過程中，由于受施工環境、輔助設備等因素影響，使BIM 作用得不到有效發揮，需有針對性的加以完善，才能提高道路設計質量，為后續施工提供有力保障。

1 BIM 在道路設計中應用的主要功能

1.1 分析功能

BIM 較為顯著的功能便是分析功能。在道路設計中加以應用后可以非常清楚的看到道路交叉分布狀況，在設計環節展開高效的分析與調整處理，使后續施工得到有力保障。BIM 的分析功能是建立在數據基礎上的，通過對道路工程數據展開分析，并給出有效結論，便于設計人員更好地提出設計方案[1]。無論道路工程項目的設計還是施工環節，都會受一些因素影響，兩個環節有密切聯系，即便設計方案非常完整，也可能會在后續施工中遇到阻礙。我國當前對于道路工程質量要求非常嚴格，微稍處理不當就可能會被返工。而通過BIM 能夠對道路工程項目展開全面分析，把工程項目存在的弊端直觀展現出來，在道路設計與施工全程進行調整，以此來促進道路工程項目順利發展。

1.2 協調功能

道路設計不僅涉及到設計部門，還需要多個部門共同配合、合作才能達到設計目的。也正是因為需要聯系的部門較多，往往需要跨專業、跨領域溝通，使得設計難度較大，此時恰好可以發揮BIM 的協調功能。從傳統道路設計領域來看，在溝通時基本上都是通過拷貝、復制的方式，這種傳統方法不僅比較費時，有時在信息傳播過程中還可能存在丟失、遺漏的情況。而BIM 中可以儲存大量模型，能夠實現直接合并，有利于各部門、專業更便捷的溝通，當需要探討問題時也可以在線上直接溝通，有著極高的協調效率。

1.3 表達功能

BIM 本就擁有可視化特征，通過模型可以還原和模擬道路工程項目，把道路設計意圖清楚的加以表達。在實際應用時對于道路工程項目的屬性和模型劃分非常細膩，可以準確讀出設計意圖，這是傳統方法不具備的優勢。即使面對較為復雜的道路設計問題，也能在將其轉換為模型后簡約化，為設計人員提供多重設計思維。

2 BIM 在道路設計中的具體應用

2.1 在模型構建中的應用

構建模型是BIM 的主要功能，通過道路工程數據來建立所需的模型。原本道路設計就會涉及到工程所在的水文、地質等信息，BIM 正是以這些信息為載體構建三維道路模型。在構建模型之前，施工單位需要通過無人機等科技產品展開實地勘察，同時借助地形圖數據完成轉換工作，以此來獲得準確的工程項目參數。在模型建成后可將地形曲面的高程點進行標識，設計人員則可以根據該標識快速找到施工所需的高程點[2]。由于在道路施工中會受許多因素影響，避免在設計環節出現任何影響較大的問題，在構建模型后對施工過程展開模擬?？砂l現施工中可能存在的隱患，幫助設計人員及時更改設計方案，在一定程度上提高了施工安全與穩定。而且，BIM 還可以在構建的模型中將工程所在地面的起伏情況以多種顏色加以體現，把與道路工程有關的信息轉變為三維模型，大大提高了設計精確度，將地質與地物的關系直觀展現在設計人員眼前，有利于提高設計實用性。

2.2 在縱斷面設計中的應用

在道路縱斷面設計時應用BIM 可以通過專業軟件實現分段施工，在BIM 軟件中可對縱斷面直接生成。在實際設計的時候，設計人員可以根據軟件中實際的操作工具對道路縱斷面信息進行修改完善，一直到與施工實際相符為止。設計人員必須確定設計結果和實際結果間的偏差大小，嚴格將偏差控制在允許范圍內，如果偏差過高，就需展開適當調整，總之要確?？v斷面設計是合理科學的。為了提高縱斷面設計成效，還把BIM 融入營地設計上。在具體設計時，設計人員需先借助CAD 展開二維規劃，再利用BIM 對模型加以導入，隨后根據道路工程施工所需展開進一步設計。BIM 有著可視化的特征，這一特征在道路縱斷面校對上有所體現?？衫肂IM 對道路縱斷面展開綜合校對，對設計圖紙進行整合，使設計人員能夠清楚的看到設計圖紙是否存在不足，幫助后續展開優化工作。

2.3 在橫斷面設計中的應用

道路的橫斷面設計主要包括路肩、行車道、人行道、邊坡等，可通過BIM 打造模板，將橫斷面的端點、組件等進行覆蓋，也可對橫斷面進行拼接或組建。對于道路橫斷面而言，在設計時設計人員必須考慮到重量、車流量等實際情況，確保橫斷面具備較高的承重能力，可以滿足車流量的通行需求，這樣的道路設計才具有實用價值。如果依靠傳統人工設計很難準確掌握，因此就需要發揮BIM 的優勢，在獲得足夠參數的支持下展開布局，給設計工作帶來強有力的支撐。在現狀上進行優化，提高橫斷面設計方案的適用程度[3]。

2.4 在中心線設計中的應用

中心線是道路設計的關鍵，在設計初期就需將中心線的具體位置確定出來。中心線設計需考慮到諸多因素，既要結合設計規范來設計，又要嚴格遵守中心線設計標準。道路中心線的設計內容主要涵蓋轉角、直線與曲線長度等。在運用BIM 時，設計人員需根據中心線設計規范將其導入至軟件中展開線性擬合操作，并在對話框中填入名稱，選擇對應的樣式和標簽集，以此來完成中心線設計工作。

2.5 在景觀布局中的應用

道路景觀布局就是指道路工程周圍的植物分布，這些植物不僅起到了美化、綠化作用，如果設計不合理甚至可能埋下安全隱患。在應用BIM展開景觀布局時可以通過導入模型加以模擬，明確植物最佳的分布位置，還可以對植物的高度、類型加以明確。與二維圖紙不同的是，BIM 更具具象特點，改變了二維圖紙的局限，全方位提高道路設計效果，在道路景觀布局中發揮重要作用。

3 BIM 在道路設計中的應用困境

3.1 工程項目施工環境較為復雜

眾所周知，道路工程的長度較長，涉及到的施工范圍非常廣泛，而且大部分道路工程所在環境都比較復雜，這給BIM 的應用帶來了難度。由于受到外界環境因素制約，導致BIM 優勢作用得不到完全發揮，進而制約道路設計工作發展。尤其是在三維模型構建等方面面臨較為嚴峻的挑戰。工程項目參數是BIM 應用的必備條件，BIM 的應用必須建立在道路工程參數基礎上，由于道路工程所涉及的施工范圍較廣，有些數據很難完整采集，無法為BIM 建模提供數據支持。再加上道路工程所在地的環境復雜因素，使得交叉設計內容較多，即使施工單位引入了BIM，也不能發揮應有效果[4]。

3.2 輔助設備缺乏統一完善

雖然BIM 有著許多優勢，但BIM 的應用必須依靠完善輔助設備支撐，如設備工具、系統平臺等，這是技術作用發揮的重要前提。目前在道路設計中應用比較廣泛的BIM 軟件平臺有Power in Roads、Road leader等。從整體來看應用的系統平臺較少，且BIM 在道路設計中的應用時間并不算長，缺乏工程項目實踐經驗，很難在根本上提高應用效果。同時，道路設計涵蓋了許多專業知識，除了涉及工程專業外，還與照明、電力、給排水等專業知識密切相關。這些專業知識與現應用的BIM 系統平臺連接還不夠緊密，這就使得BIM 在道路設計中的應用范圍有限。要想充分發揮BIM 的道路設計功能，就必須在輔助設備上下功夫。

4 BIM 在道路設計中的應用促進策略

4.1 進一步完善數據采集分析

BIM 運行必須得到數據支撐，針對當前道路設計中存在的數據采集困境，必須加強完善力度。施工單位可以通過BIM 技術拓寬數據采集范圍，充分利用BIM 技術優勢獲得更廣泛的道路工程項目數據。比如，可以利用無人機展開數據采集，在得到控制的情況下獲得道路工程相關數據。無人機根據數據采集區域坐標選擇適當的飛行區域，在設置相關參數后會飛行到指定位置，隨后展開采集工作，在一些比較復雜的道路地形上便可以使用無人機。相比傳統數據采集方式，無人機結合多種科學技術，可以自由調整高度，在展開拍攝時不僅可以真切還原道路工程項目真實情況，還可以深入地表獲取實質性參數。在后續構建三維模型時便能夠提供有力依據[5]。待數據采集完畢后，工作人員需對數據進行統一分析、錄入，為BIM 應用奠定扎實基礎。

4.2 加快設備引入創新

作為道路設計的關鍵技術，還應對BIM 輔助設備予以創新。有些施工單位正是由于沒有意識到輔助設備的重要性，使得BIM 作用發揮比較淺顯。除現常用的軟件平臺外，施工單位還可以將BIM 和GIS 管理技術相結合，在充分考慮道路工程項目實際情況后，構建一套全新且適用的標準體系。當前，該體系雖然在我國工程項目中已有應用，且獲得了優秀成果，但在道路設計領域的使用還未完全普及。在與GIS 技術結合后可以從道路設計初期一直到道路竣工展開全程跟蹤，為設計環節提供更多有益素材。同時還可以構建信息化平臺，設計人員可以利用該平臺優化設計流程，使設計結果與工程實際相符。

4.3 遵循行業標準創新設計模式

無論是從道路領域還是BIM 領域來看，在將兩者融合后都必須對模式進行創新，但模式創新必須在遵循行業標準的前提下進行，無論如何改變道路設計模式都不能違背行業標準?，F階段已經研發出了許多插件、平臺，如果道路設計依然堅持傳統模式，就會使其與BIM 適用要求存在偏差，自然無法有效應用BIM。所以，道路設計模式必須得到創新。在模式創新后不能忽視人員職業素質，施工單位需對設計人員展開培訓教育，使其也同樣具備BIM 應用能力。由于BIM 會跟隨科技進步不斷更新，施工單位的培訓教育工作應是持續的，確保各個時期的設計人員都能掌握當下先進的BIM 技術，在道路設計過程中創造價值。

5 結束語

綜上所述，BIM 有著良好的分析、協調及表達功能，已在道路設計中廣泛應用，主要體現在模型構建、縱斷面設計、橫斷面設計、中心線設計以及景觀布局等方面。但在實際應用中，由于工程項目施工環境較為復雜，輔助設備缺乏統一完善，導致BIM 作用無法得以充分發揮。為了突破困境，在道路設計時需進一步完善數據采集，統一分析和錄入，加快設備引入和創新，在遵循行業標準的前提下創新道路設計模式，提高道路設計效果，為道路工程高質量建設做鋪墊。