基于BIM技術的市政道路設計優化探討

王舉勝

摘 要：隨著我國城市建設的發展，基礎設施類建設項目數量的增多，項目進度、質量與投資控制要求顯著提高，對設計成果的精準性提出更高要求。二維平面設計無法較好的直觀展示三維效果，弊端日益凸顯。新趨勢下，可視化、智能化三維設計，動態化、精細化管理已成趨勢。BIM技術作為新興的三維設計和管理技術，彌補了二維設計的不足，在市政道路的設計、施工、運維中起到有效支撐，推動著市政項目建設管理模式的更新。

關鍵詞：BIM技術;市政道路;設計優化;探討

0 引言

近年來，BIM（建筑信息模型）技術的發展引起了廣泛的關注，BIM是一種較為前沿的設計、建造、運維、管理方法，將規劃、設計、建造、運營等全過程的數據資料集成在3D模型中，使建設項目整個生命周期里，各階段的工作人員在使用該模型時能擁有完整、精確的數據，幫助項目直接利益關系者提升決策準確性與效率性。

1 BIM技術的概念

BIM技術即建筑信息化模型技術，主要是采用三維數字建模技術，對建筑物體構建可視化3D數字模型，然后圍繞建筑主體結構及道路橋梁主要節點進行三維動態設計及仿真模擬，進而使工程及建筑橋梁等能夠在可視化、系統化及模塊化下實現預期設計目標。在國家倡導建造智慧型城市的背景之下，市政道路設計及施工需要在理念上有所革新，賦予其設計信息化特征，而BIM技術則有效滿足了這一需求。

2 BIM技術的總體應用

BIM結合三維地理信息展現和分析技術，基于項目對象實施參數化建模，實現市政道路設計信息和模型的統一，完成BIM框架下的地形地質、道路、橋梁、隧道、管網等的協同設計，提高設計效率，實現在道路BIM基礎上的項目設計、施工、運維過程模擬、分析。

2.1 地質勘察與測量

市政道路工程具有跨度大、呈帶狀分布的特點，沿線的地形地貌、工程地質條件易存在復雜差異，而這些對路線設計、橋梁選型、隧道施工等均會造成重要影響。因此， BIM技術于道路工程的地質勘察與測量是非常重要的。應用BIM技術，建立地質環境數字化三維地質模型，實現真實環境的可視化，清晰直觀的為主管部門、建設單位、設計單位等相關部門展示地質構造、水文地質環境，為準確分析地質問題的基礎上設計合理的方案。應用BIM技術對測量的地形、水系、建筑、管線進行集成管理，實現一個模型的建筑環境可視化，并方便工作人員對高程、坡度、水域等各要素進行分析，為合理布局道路路線、橋梁跨度、隧道位置等提供了條件。

2.2 城市道路場地環境布置

城市道路路線規劃設計需要真實的基礎環境，快速創建高度真實的環境是十分重要的，可以提高整個流程的設計效率。如果僅僅利用InfraWorks、3Dmaxs等軟件進行建筑、植物的制作，工程量相對較為繁瑣，同時軟件中道路、河流、植物的對象庫較為單一，可利用Civil3D、Revit等軟件在規劃圖的基礎上提前對周邊道路進行設計再導入協同軟件成果效果會更佳。這種方法可以大范圍快速地創建簡單模型，節約設計時間。

2.3 道路中的應用

在道路設計中，BIM技術可應用在道路平縱橫、橋隧結構、邊坡綠化、交通組織等設計方面，在具體應用過程中，這幾個方面的設計內容之間存在相互嵌套、相互制約的關系，以此保證道路交互設計中的數據共通，通過對各分項內容的集中控制，達到均衡狀態之后再應用路基、邊坡、橋梁、隧道等模板形成道路模型。在具體設計過程中，與道路模型相關的設計實體包括：數字地面模型實體、路中線實體、縱斷面拉坡圖實體、路基模板、邊坡模板、橋梁模塊、隧道模塊、照明模塊等。通過三維模式化、協同化等屬性，在確保數據準確性的同時，各專業耦合關系過程中，將種種優勢予以疊加，形成良性協同效果。

3 BIM技術在市政道路設計中的應用

3.1 總體設計優化

在具體的規劃過程中，首先需對項目建設場地進行全面勘察，然后根據勘察結果對設計方案進行分析，但是一般沒有制訂完善的設計流程。對此，可將BIM技術推廣應用于市政道路工程施工階段的場地規劃設計中，保證規劃過程的直觀性，根據施工現場實際情況以及工程項目建設要求布置施工點，避免場地布置重復。另外，在利用BIM技術模擬施工場地并進行規劃設計時，應將地形導入BIM軟件中，然后根據標高方格網對道路工程建設場地中的排水系統、標高系統等進行規劃設計，盡量減少土方開挖量和填方量。BIM技術軟件中含有GIS系統，通過應用GIS系統可對市政道路工程整體布局形式進行優化設計，保證數據分析的準確性。

3.2 橋隧結構的優化設計

BIM將復雜、抽象的二維橋梁平面描述成細致、直觀的三維橋梁模型，使得設計師對橋梁設計過程的把控更為高效、明確，從而減少設計的錯誤，提高設計精度和質量，使橋梁的設計更加精細化。基于構件建立其鋼筋模型，鋼筋模型由內置大量鋼筋參數化模型實例化得到，建立局部復雜構件的鋼筋模型可用于指導施工，通過調用參數化模型，調整設計參數，得到鋼筋零件，鋼筋零件相互組裝，最后得到構件的鋼筋模型。參數化模型使得設計變得更加靈活、可調。使得整個設計進行同步的更新，在保證設計質量的前提下提高設計效率。使得設計師利用BIM進行橋梁造型、結構等優化成為可能。

3.3 市政管網的優化設計

在傳統的二維設計中，很難處理管網結構的碰撞問題，對此，可采用BIM技術進行碰撞檢測，在滿足管網設計實用性的基礎上，對管網布局形式進行優化調整。另外，通過應用BIM技術，還可有效消除碰撞問題，同時合理預留套管。在市政道路工程施工過程中，通過應用跌水槽，能夠對排水方向進行調整;還應注意的是，適當增加管道填埋深度，盡量避免雨水管道與其他管道碰撞對排水效果造成不良影響。

選用BIM技術進行綜合管廊設計，參考施工影響因素，通過對市政路橋綜合管廊施工中所用到的設備元件，如預制構件等進行數量、規模、技術方面的模擬;以及用3D模型的方式明確管廊預制拼接制作、檢驗、養護等主要步驟，然后滿足質量及技術條件后，開展施工現場的拼裝吊裝作業;使用裝有BIM可視化模型軟件的移動終端設備，可以針對設計圖、施工圖、施工數據參數等進行便捷觀察和管理，從而提高市政道路橋梁綜合管廊設計質量，指導管廊施工，為后續的管理維護打好鋪墊。

3.4 協同設計

BIM技術的最為核心的內容是便捷的協同設計。BIM技術最大的特點是實現統一性，即實現多專業、多方案格式的統一，這就為協同設計奠定了基礎。在市政道路設計時應用BIM技術，項目各個專業可實現在同一平臺上協同工作。道路規劃設計師在完成道路、管線的規劃設計后，可將道路信息直接傳輸給建筑、管道、樁基等各專業設計人員，從而實現各自在共享信息基礎上完成多專業的綜合市政設計。

4 結束語

BIM技術集成的地下管線、道路、橋梁、交通、周邊建筑等BIM模型，將傳統的平面二維設計調整為立體的、可視的三維設計，避免二維設計的弊端，有利于直觀的感受設計成果、發現設計漏洞、及時優化設計，實現了設計的多方案比選、動態化、可視化調整，有利于決策者最終確定方案。實現了項目各專業、全過程協同設計，提高了項目設計及生產施工的效率與質量，實現了社會效益與經濟效益的大幅提升。

參考文獻：

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