BIM 技術在城市道路設計施工中的應用探索

劉澤泉 劉曉佳

摘要 隨著我國經濟的快速發展，BIM作為一種新的技術在建筑、市政工程領域發揮著愈來愈大的作用。在國內外大力發展BlM技術的前提下，文章采用Bentley（奔特力）系列軟件以城市快速路項目為依托，探索了BIM技術在市政道路設計中的應用，實現凈空分析、視距分析、遷改分析、施工監控等BIM應用，對BIM技術在市政道路設計中的應用具有一定意義，并推動BIM技術在市政道路設計中應用及發展。

關鍵詞 BIM技術;市政道路;BIM 應用

中圖分類號 U412.37 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）12-0096-03

收稿日期：2022-04-27

作者簡介：劉澤泉（1988—），男，本科，研究方向：道路與交通。

0 引言

隨著我國基礎建設的發展，工程項目數量增多，工期要求縮短，質量要求提高，對設計方式的要求日益增高。傳統的二維平面設計無法直觀展示三維效果，弊端日益凸顯。新形勢下，智能化三維設計、精細化設計和管理已成為趨勢。[1]BIM作為新興的三維設計和管理技術，彌補了二維設計的不足，在工程的設計、施工、維護中起到積極的作用，推動著設計方式的變革。

1 項目概況

該項目主線道路等級為城市快速路，道路紅線寬40 ～60 m，雙向6車道，道路設計全長為2 949 m，其中高架橋段全長 2 461.4 m。輔道道路等級為城市次干道，道路紅線寬60 m，雙向6車道，道路設計全長為1 288.818 m。現狀道路路基寬度為35 m。拓寬改造工程內容包括道路工程、排水工程、橋梁工程、景觀綠化工程、交通工程、照明工程、海綿城市等[2]。

2 BIM建模

2.1 技術路線

項目應用Bentley（奔特力）系列軟件完成BIM 設計，以實現項目的三維展示、二維出圖、工程量統計核算以及施工指導等功能（圖1）。

具體技術路線為：道路建模使用PC（Power Civil），橋梁建模使用OBM（Open Bridge Modeler），橋梁附屬設施建模使用MS（MicroStation），部分結構工程計量使用PS（Prostruc-ture），主要路橋模型工程計量使用PC和OBM[3]。

2.2 創建地形

傳統二維設計以數字展示高程，在三維空間上的表達存在較大的局限性，且二維地形圖無法直觀展示項目周邊建筑、現狀道路及景觀等環境元素。

2.3 道路創建

道路建模使用PC（Power Civil）軟件，在各專業共享的平臺上進行道路中心線、縱斷面、橫斷面、路基路面設計。BIM模型實時更新，實時進行工程量統計，其他專業（綠化、排水等）根據道路共享BIM模型完成該專業BIM設計，道路專業可同時看到其他專業的共享BIM模型，從而進行該專業的更新，最終完成快速路BIM模型的設計任務。

2.4 橋梁創建

橋梁建模使用OBM（Open Bridge Modeler）軟件，采用參數化布跨的方法。首先，根據現有設計資料，結合道路、交通、地質等專業的BIM模型，進行方案設計，根據方案結果建立橋梁專業BIM模型;然后，在前期橋梁方案模型的基礎上，根據初設階段的基礎資料，進行模型的整合、深化及數字化分析，進一步深化模型。

2.5 附屬設施創建

利用MicroStation完成橋梁附屬設施（聲屏障及路燈）及交通標牌等設施設計，建立項目標準化族庫（圖2）。

3 BIM設計應用

（1）正向設計出圖。對于復雜的三維構筑物，二維圖紙往往難以直觀地展示設計意圖，給施工造成困擾，甚至使施工偏離設計意圖。而BIM的三維可視化模型能夠非常直觀地展現立體構筑物，傳達設計意圖。為了打通設計與施工間的溝通障礙，該項目積極探索BIM正向設計和BIM出圖，力求用三維的方式表達設計意圖，傳遞設計思路[4]。

經過嘗試與研究，該項目解決了大部分構造的正式設計出圖問題。

（2）碰撞檢查。在項目應用階段，通過將道路、管線、橋梁等專業BIM模型疊加整合，可實現直觀檢查管線、樁基等元素與構筑物的空間位置關系，對存在碰撞的位置及時作出調整。比如通過建立橋梁上部結構預應力管道模型和鋼筋模型，核查鋼筋與管道碰撞，做出適當調整，為施工提供方便（圖3）。

（3）凈空視距檢查。利用三維模型具有可視化的特點模擬行車視角中的視距區域，從而復核視距范圍內是否存在障礙物。該項目運用OpenRoads的視距分析功能進行道路的視距分析，進而可以優化調整道路線型及橋梁布跨方案[5]。

（4）工程量復核。通過BIM三維模型提取的工程量與二維施工圖統計工程量對比可知：橋梁專業BIM設計工程量與傳統二維設計工程量相比，誤差在1%左右，道路專業BIM設計工程量與傳統二維設計工程量相比，誤差在2%左右（表1、表2）。

（5）征地拆遷復核。將三維BIM模型疊加到傾斜攝影獲取的地形圖上，可直觀地復核道路紅線范圍、用地情況、征地拆遷，從而可以優化項目設計方案，節約工程投資。

（6）現場施工放樣賦予BIM模型GIS坐標，可以快速計算出構筑物坐標，復核后可指導施工（圖4）。將BIM模型與三維實景疊加，可以進一步復核設計與現狀相結合的情況，提高放樣精度，避免發生重大失誤。

4 創新點與難點分析

（1）使用Bently軟件對BIM在市政道路橋梁設計與施工中的應用做出了探索。通過探索可知，Bently軟件能夠進行三維地形模擬、異型混凝土結構建模、鋼箱梁結構建模等三維設計和展示，且設計效率較其他BIM軟件要高，可基于BIM模型進行性能分析及設計展示，進而優化設計成果。并為現場施工提供可視化指導。

（2）橋梁參數化建模及參數化布跨的方法可避免因工程的調整而反復建模，能夠較好地適應方案的調整，節省工作時間，提高工作效率。

（3）探索了市政路橋BIM正向設計方法，積極推動BIM技術在路橋設計、施工中的應用。

（4）將三維傾斜攝影技術應用于路橋的BIM設計中，為項目征地拆遷、施工監控及測量提供保障，但傾斜攝影技術采集的數據信息量過大，對于硬件配置及軟件功能均有很高的要求，需要進一步尋求更有效快捷的方法，以便于大面積推廣使用。

（5）道路工程涉及專業多，面積廣，BIM族庫復雜，建立和完善路橋BIM族庫需要較長時間。

5 結語

BIM技術作為一種新興技術正在改變著市政路橋設計的傳統思想與方法，將傳統的平面二維設計技術提升為立體的三維設計，克服傳統二維設計的弊端，有利于直觀地感受設計成果、發現設計缺陷、及時改正設計錯誤，可提升設計效率與質量，為施工提供指導。

參考文獻

[1]王雨蒙. BIM技術在快速路工程中的應用[J]. 城市道橋與防洪， 2017（4）： 226-229.

[2]鄭華海， 劉勻， 李元齊. BIM技術研究與應用現狀[J]. 結構工程師， 2015（4）： 233-241.

[3]張楚俊， 龔小雙. BIM技術在橋梁建設中的應用[J]. 交通科技， 2017（1）： 97-99.

[4]陳前， 張原. 淺談BIM技術及其應用[J]. 價值工程， 2012（23）： 61-62.

[5]龍騰， 唐紅， 吳念， 等.BIM技術在武漢某高架橋工程施工中的應用研究[J]. 施工技術， 2014（3）： 80-83.