BIM技術在市政道路設計階段的應用

李雄雄

甘肅和誠工程咨詢設計有限公司，甘肅 蘭州 730000

在市政道路設計中，BIM技術的應用存在一定特點，如模擬效果強、優化作用強、協調效果好等，基于BIM技術的道路中心線繪制、道路建模等均能夠證明這一點。為了更好地滿足城市化建設需要，BIM技術的科學應用必須得到市政道路設計相關人員的重視。

1 市政道路設計階段BIM技術的應用路徑

1.1 地形圖處理

BIM技術可用于市政道路設計圖紙的處理，這種處理能夠直觀展示設計圖，使施工精確度得到更好的保障。在市政道路工程中，勘測單位一般會提供二維圖紙和三維圖紙，兩種圖紙在高程點設置方面存在差異，前者采用實際高程點，后者采用實際工程高度，但兩種圖紙均存在精度方面的缺陷，而在應用BIM技術進行處理后，這種缺陷能夠得到有效彌補，有利于施工的順利開展[1]。

1.2 道路中心線繪制

繪制道路中心線屬于市政道路設計的重要組成部分，多方面因素均可能對道路中心線繪制造成影響，因此必須設法全面了解相關影響因素。在BIM技術支持下，設計人員能夠模擬繪制市政道路中心線，通過實景模擬實驗，即可保證問題的及時發現和針對性處理。此外，BIM技術還能夠在實驗過程中通過立體形式展現市政道路中心線，市政道路設計能夠由此順利地開展[2]。

1.3 道路縱、橫斷面設計

道路縱、橫斷面設計屬于市政道路設計的重點內容，傳統設計以原地面為依據，并通過拉線方式對生成的文件進行調整，這種設計很容易引發相符度相關問題。在應用BIM技術的過程中，可直接應用三維立體設計方案，后期修改設計方案的效率能夠得到提升，還可及時發現和處理設計問題，直觀展示設計成果，提高設計質量。

1.4 道路建模設計

BIM技術的應用可實現市政道路三維模型建設，這一過程中設計人員能夠更直觀了解市政道路縱斷面和橫斷面的匹配情況。基于道路的實際情況，BIM技術支持下的市政道路設計還能夠靈活進行調整，這種直觀的設計具備較高實用和推廣價值，使更明顯的設計意圖展示、精確度更高的工程量計算、更準確的模擬分析、更強的協同效果成為可能[3]。

2 實例分析

2.1 工程概況

以某市政道路工程為例，該工程主線道路屬于雙向6車道的城市快速路，道路紅線寬、設計全長分別為40～60m、2950m，包括2461m長的高架橋段。工程輔道屬于雙向6車道的城市次干道，道路紅線寬、設計全長分別為60m、1288m。工程屬于典型的拓寬改造項目，現狀道路存在35m寬的路基。

2.2 模型構建

在BIM技術的應用中，案例市政道路工程實現了BIM技術的全面應用，在施工指導等方面，技術的應用價值充分發揮，這種價值在工程量統計核算等方面也有著直觀體現。具體采用的軟件包括Open Bridge Modelr、Microstation、Power Civil等，使道路建模、橋梁建模、附屬設施建模需求得以滿足，結構工程、路橋模型工程等環節的計量工作也得以高效、高質開展。

在創建地形環節，傳統二維設計會導致市政道路周邊的現狀道路、建筑、景觀等環境元素無法直觀展示，因此案例工程的實景模型建設引入傾斜攝影技術，三維地形因此實現清晰表達，工程周邊真實環境得以完整展示；進行道路建模、深化道路設計時，具體涉及縱斷面、中心線等方面，能夠順利實現實時工程量統計，道路共享BIM模型可滿足排水、綠化等其他專業的設計需要，道路專業更新能夠同時結合其他BIM模型進行，道路設計任務由此得以快速完成；橋梁建模應用參數化布跨方法，現有設計資料需要在其中得到充分應用，各專業的BIM模型也需要融入其中，以此逐步開展橋梁方案設計和BIM模型建立，模型整合與分析需要在前期建立的BIM模型上進行，需同時結合基礎資料，以此實現模型設計的進一步深化，這一過程需關注聯動更新的道路橋梁布跨和平縱設計；附屬設施創建負責完成交通標牌、路燈、聲屏障等設施設計，同時要建立項目標準化族庫，該工程創建的總裝模型如圖1所示。

圖1 基于BIM技術的總裝模型

2.3 設計應用

在案例市政道路工程的具體設計中，BIM技術的應用主要體現在以下四個方面：

（1）正向設計出圖。二維圖紙在較為復雜三維構筑物的設計意圖展示方面存在不足，這會對施工的順利開展造成一定制約，也可能出現設計與施工偏離的情況。在BIM技術的支持下，案例市政道路工程中的立體構筑物得以直觀展現，設計意圖能夠通過BIM模型更好地傳達給施工人員，施工與設計間的溝通障礙被打破，在BIM技術正向設計出圖支持下，設計意圖通過三維方式得到較好展現，設計思路傳遞也使案例工程中大多數構造的正式設計出圖問題得到有效解決。

（2）碰撞檢查。在BIM技術支持下，設計人員通過疊加整合橋梁、管線、道路等專業的BIM模型，位置關系檢查的直觀程度、效率和質量均大幅度提升，設計人員還在軟件的支持下全面、快速發現了各類碰撞問題，這使得設計質量進一步提升，如通過對比相關模型，設計中的管道與鋼筋碰撞得以有效核查，相關設計問題規避、施工的順利開展均獲得支持。

（3）復核工程量。對比二維施工圖和BIM三維模型中揭示的工程量可以發現，案例市政道路工程中的橋梁專業、道路專業分別存在1%、2%左右的工程量誤差。

（4）凈空視距檢查。基于具備可視化特點的BIM三維模型，BIM技術能夠用于行車視角視距區域模擬，可由此科學開展視距范圍內障礙物復核，具體的道路視距分析采用Open Roads軟件，案例市政道路工程橋梁布跨和道路線型方案的優化調整得以順利實現。

BIM技術在案例市政道路工程的施工中的深入應用，這種應用可以視作設計層面的延伸，而隨著在工程全生命周期內的應用，BIM技術的價值還能夠得到更好的發揮。通過征地拆遷復核，將地形圖與BIM模型疊加，道路紅線范圍、征地拆遷、用地情況得以直觀復核，傾斜攝影的價值也能夠更好發揮，這為設計方案優化和投資節約提供了一定依據。在具體的放樣環節，BIM技術同樣具備較高的應用價值，這種應用主要體現在GIS坐標供給方面，其能夠為相關設計和計算提供依據，施工指導獲得充足依據，在同類工程中這種應用也較為普遍。通過疊加三維實景和BIM模型，能夠較好地復核現狀與設計相結合的情況，這對于提高設計和放樣精度、規避重大失誤具有重要意義。

2.4 難點與創新點

在基于BIM技術的市政道路工程設計案例實踐中，文章研究采用的軟件具備較高的實用性，能夠滿足具體應用需要，BIM技術直觀展示的設計成果也能夠證明這一點，在工程設計建模支持下，設計效率和設計質量更高，能夠更好地提供可視化指導，滿足現場施工需要。橋梁的參數化布跨和參數化建模能夠有效規避反復建模問題，BIM模型能夠自動適應方案調整，提高工作效率，節省工作時間。案例市政道路工程采用BIM正向設計方法，同時引入了三維傾斜攝影技術，這使得BIM技術在市政道路橋梁工程中的應用路徑得以明確，同時不斷推進BIM族庫的建立健全，BIM技術即可更好地在市政道路工程的設計與施工中發揮自身優勢。

3 結束語

綜上所述，BIM技術在市政道路設計階段的應用價值較高，這在研究中已經得到直觀證明。為了更好地滿足市政道路設計需要，研究人員在研究BIM技術的深入應用時，還需要關注二維設計弊端的克服、BIM-5D工程量的統計及BIM平臺的二次開發等方面。