BIM技術在某某工程市政道路設計中的應用

夏永峰

（中榕規(guī)劃設計有限公司， 湖南 長沙 410000）

在近幾年的發(fā)展過程中， 隨著我國市政道路工程項目建設施工規(guī)模的不斷擴張， 各大城市的經(jīng)濟發(fā)展速度不斷加快， 人們的生活品質正在逐漸提升。 由于城市內部的汽車使用量越來越大， 傳統(tǒng)形式的市政道路工程無法滿足現(xiàn)階段大量通車要求和標準， 經(jīng)常會出現(xiàn)交通擁擠等情況。 對此， 在市政道路工程項目建設過程中， 必須要對道路設計工作內容加以充分重視， 需要不斷引進一些更加先進的設計工作理念和技術方法， 提高市政道路工程設計工作的科學性與合理性。

1 BIM技術介紹

BIM技術也被稱之為建筑信息模型， 該技術整合了各個不同學科、 多方面專業(yè)技術和內容， 比如三維數(shù)字技術模擬技術、 建筑專業(yè)領域知識內容等。 BIM技術在近幾年的發(fā)展過程中發(fā)展速度相對較快， 并且在我國各行各業(yè)當中應用越來越普遍， 起初BIM技術僅用于建筑工程項目當中， 現(xiàn)階段BIM技術的使用范圍正在不斷拓寬， 同時在整體的應用工作水平和應用效果方面也在不斷提升。 在市政道路設計工作當中，通過BIM技術的有效應用， 市政道路工程的設計工作質量和效果， 以及后續(xù)的工程施工維護等多個方面都起到了非常關鍵性的作用， 可以為相關設計工作人員提供更加科學精確的參數(shù)信息， 同時保證后續(xù)工程項目建設信息的準確收集。 不但如此， 通過BIM技術的有效應用， 還可以實現(xiàn)對整個市政道路工程項目的協(xié)調控制， 對各參建方的相關工作內容加以明確， 有效保證各工作單位之間的事實性， 信息溝通和關鍵信息的共享， 在推進整個市政道路工程項目建設效率方面起到了關鍵性的作用。

BIM技術的主要特點如下: 第一， BIM技術具有三維立體化功能。 在市政道路工程設計工作過程中，和傳統(tǒng)的設計工作方法相比， 通過BIM技術的有效應用， 可以將平面圖形有效設置成三維立體圖形， 在建立三維立體圖形的工作基礎之上， 可以保證設計工作人員對整個市政道路的設計模型有著更加直觀的感受， 以三維立體圖形作為指導， 可以全面提高市政道路工程項目的設計工作質量和效果保證工程項目的順利推進。 第二， 具有信息化功能。 道路在市政道路工程項目設計工作中， 通過BIM技術的使用， 在信息化特點方面表現(xiàn)非常明顯， 在設計工作開展過程中， 需要對工程項目當中所涉及到的各種不同類型信息參數(shù)進行收集， 和傳統(tǒng)的市政道路設計工作方法相比， 通過BIM技術的有效應用， 在設計工作方面具有不同的側重點， 可以幫助設計工作人員， 更加了解整個工程項目的結構框架， 保證市政道路設計工作的科學性。 第三， 信息交互性。 通過 BIM 技術的有效應用， 結合BIM技術相關操作軟件， 可以實現(xiàn)市政道路工程設計工作中各種重要信息的交互性和實時性共享， 保證市政道路工程項目設計工作的整體效果。

2 BIM技術在市政道路工程項目中的應用現(xiàn)狀分析

2.1 BIM技術起步時間較晚， 技術要求較高

與建筑工程項目、 地鐵項目以及各種大型工業(yè)制造項目產業(yè)相比， 在市政道路工程項目建設施工過程中BIM技術的使用起步時間相對較晚。 我國鐵路總公司在2013 年5 月才專題組織召開BIM技術的專項使用會議， 明確了關于BIM技術在市政道路工程項目建設施工當中的應用目標以及相關工作部署， 這也標志著BIM項目工程當中正式開始使用。 隨著我國市政道路工程項目建設施工規(guī)模的進一步擴張， 市政道路工程項目建設施工過程中， 對于工程施工質量、 施工效率以及安全性等多方面工作要求標準也在不斷提升，各參建工作單位要想從根本上提高工程施工效果， 必須要對更加先進的科技技術加以合理應用， 尤其對于BIM技術的應用， 需要引起工程施工單位的高度重視。

2.2 專業(yè)性較強， 信息構成比較復雜

市政道路工程項目建設施工屬于龐大且復雜的系統(tǒng)性工程， 需要有效保證各個不同施工階段相互之間的有效銜接及各施工專業(yè)之間的協(xié)同化設計。 當前在我國市政道路工程項目設計中， 基本上仍然采用的是平面設計工作方式， 通過前期的技術交底以及召開會議等形式， 將市政道路工程項目的信息內容以及圖紙設計工作情況進行處理， 但是對于各工作單位的信息溝通、 資源合理調配、 施工進度控制以及安全質量管理等相關工作開展的統(tǒng)一性有所不足， 工作效率偏低， 同時各工作單位信息溝通不及時， 經(jīng)常會出現(xiàn)一些重要的施工信息傳輸受阻問題。。 現(xiàn)代高速市政道路工程項目施工規(guī)模相對較大， 對各環(huán)節(jié)的施工技術要求較高， 設計及施工周期更短， 因此， 在市政道路工程項目建設工作過程中， 要求工作人員之間需要進行頻繁的信息交換和處理， 有效保證市政道路工程項目建設工作的順利進行。 由于對BIM技術的使用程度有所不足， 在實際工作過程中延續(xù)使用傳統(tǒng)的工程項目施工與管理工作方式， 造成上述很多問題無法得到合理解決。

3 BIM技術在某某市政道路工程設計中的實踐應用

3.1 工程概況

本項目位于長沙市開福區(qū)金霞分區(qū)， 根據(jù)規(guī)劃，本項目為南北向主干路之一， 往北快速聯(lián)系長沙市區(qū)， 屬于高品質新建社區(qū)內的生活服務型道路建設項目， 項目現(xiàn)狀場地為已征收待開發(fā)區(qū)域， 建設條件簡單、 控制因素少， 片區(qū)將打造集居住、 商業(yè)、 學校、公園為一體的高品質社區(qū)， 具備落實 “精美長沙、 精美街道” 等先進街區(qū)設計理念的良好條件。

3.2 BIM技術模型建立和深化應用策略

3.2.1 傾斜實景模型

利用無人機傾斜攝影與BIM技術結合， 將航拍圖片生成實景模型和BIM三維模型進行結合， 可以直觀地了解項目沿線周圍的環(huán)境。 傾斜實景模型與BIM模型的結合， 有利于業(yè)主及設計方充分地對前期的城市規(guī)劃、 設計方案等進行了解。 更好地對方案和規(guī)劃做出修改和整體布局。 同時實景模型對征地拆遷、 施工場地布置都有著極大的助力， 方便參建各方把握工程整體情況。

3.2.2 管線綜合及碰撞檢查

市政工程在設計初期， 由于專業(yè)繁多且各專業(yè)間人員分工不同， 很容易造成各個專業(yè)間的碰撞問題，在管道工程中更是如此。 運用BIM模型， 系統(tǒng)地進行各專業(yè)的虛擬排布， 事先排除施工隱患， 做到心中有數(shù)。 利用BIM模型進行碰撞檢測， 可以提前發(fā)現(xiàn)內部的碰撞問題， 從而達到對設計圖紙的三維校核審查；BIM模型所見即所得的特點， 大大提高了各方的溝通效率， 避免空間沖突與各專業(yè)碰撞， 防止施工階段的返工等。

3.2.3 場地布置

在項目建設過程中， 受制于場地實際情況與制定人的思考周密程度， 難以保證場地布置盡善盡美， 而后期的反復更改不僅造成了工期與經(jīng)濟的浪費， 更不順應當代綠色施工的潮流。 通過BIM技術可以有效解決現(xiàn)場施工場地平面布置問題， 解決現(xiàn)場場地劃分問題。

按安全文明施工方案的要求進行修整和施工； 臨時施工用水、 用電、 道路按施工要求標準完成； 為使現(xiàn)場使用合理， 施工平面布置應有條理， 盡量減少占用施工用地， 使平面布置緊湊合理， 同時做到場容整齊清潔， 道路暢通， 符合防火安全及文明施工的要求。 施工過程中避免多個工種在同一場地， 同一區(qū)域進行施工而相互牽制、 相互干擾。 施工現(xiàn)場設專人負責管理， 使各項材料、 機具等按已審定的現(xiàn)場施工平面布置圖的位置推放。

建立不同施工階段的場地布置模型， 以模型為基礎進行場地布置深化， 同時實現(xiàn)快速生成二維的平面布置圖， 達到科學、 合理布置的目的和綠色施工的目的。

3.2.4 施工BIM模型深化設計

深化設計是設計人員在原設計圖紙的基礎上， 結合現(xiàn)場實際情況， 對施工圖紙進行完善、 補充、 繪制成具有可實施性的施工圖紙， 深化設計后的圖紙須滿足原設計技術要求， 符合相關地域設計規(guī)范和施工規(guī)范， 并通過原設計單位的審查， 可以直接指導施工。深化設計的內容主要包括各專業(yè)的深化設計以及專業(yè)間的協(xié)調深化設計。 利用BIM軟件的三維可視性、 可出圖性， 將深化設計是應用BIM軟件進行深化設計工作， 極大地提高了深化設計質量和效率。

深化設計模型包括但不限于路面、 管道等子模型， 支持深化設計、 專業(yè)協(xié)調、 施工模擬、 預制加工、 施工交底等BIM應用。

3.2.5 BIM輔助設計

利用BIM模型與傾斜實景模型， 校核道路與周邊既有建筑物三維空間關系， 直觀真實地反映項目位置與環(huán)境關系， 提高設計方案的比選及決策效率， 使新建工程與原有工程更好地融合。 利用BIM模型進行雨水、 污水、 給水、 電力、 通信管道及管廊的綜合設計， 校核管線碰撞情況， 提出有助于優(yōu)化設計的反饋意見， 對于存在碰撞的部位及時調整， 避免后期影響施工以及成本的增加。 利用BIM模型還原道路車道布置、慢行系統(tǒng)布置、 公交停車位設置、 重要標志標牌、 設施及景觀等設計內容， 實現(xiàn)對設計的整體呈現(xiàn)。

3.3 BIM技術的應用要點

3.3.1 道路鋪裝設計

綜合考慮新建路面， 兼顧高溫、 多雨等特點， 考慮全壽命周期成本， 遵循 “技術成熟、 性能優(yōu)良、 造價合理、 美觀耐用” 的原則， 并結合就地取材， 簡化施工， 縮短工期的原則進行路面設計。

3.3.2 路面設計

交通量、 交通組成和道路等級， 道路使用性質對路面以及面層的功能要求。 目前城市道路中采用較多的路面結構形式是水泥混凝土路面與瀝青混凝土路面， 水泥混凝土路面的主要特點是路面強度高、 穩(wěn)定性好、 耐久性好， 行車舒適性較好， 但有接縫， 維修較為簡單， 造價經(jīng)濟。 瀝青混凝土路面結構主要特點是: 一次施工成型， 路面平整美觀、 無接縫、 行車舒適、 耐磨防滑、 噪音較低、 養(yǎng)護維修簡便， 使用年限較水泥混凝土路面短， 造價較高。 經(jīng)過綜合比較， 根據(jù)對本項目交通特性的分析， 路面面層設計應更多的考慮行車舒適性、 防滑性和與環(huán)境的協(xié)調性能， 本項目采用AC-13C瀝青砼路面結構。

3.3.3 自行車道設計

自行車道鋪裝材料總體上滿足耐久性、 防滑性、低維護、 環(huán)境協(xié)調等方面的要求。 材料須足以承受額定荷載， 顏色應以低飽和度素色為主， 以減少后期維護成本， 保持路面風貌協(xié)調。 針對目前長沙市非機動車道不連續(xù)， 路權不明晰等問題， 為保障非機動車出行路權連續(xù)性、 出行安全性， 規(guī)范自行車行駛路線，提升服務品質和騎行意愿， 根據(jù) 《長沙市非機動車交通組織設計指南》 和 《長沙市自行車道彩鋪、 欄桿設置技術指南 (試行)》 的要求設置非機動車道導流標線。 路面構成了城市道路的背景， 美觀且穩(wěn)定的高品質街道環(huán)境是我們的追求。

3.3.4 人行橫道設計

根據(jù)研究， 人行道品質是城市道路空間品質的決定性因素， 因此提升人行道的品質應該作為道路空間提升的第一步。 人行道應簡單耐用， 維護良好， 能將環(huán)境中的不同元素融合在一起， 使得行走體驗更加舒適愉悅。 人行道鋪裝色彩應考慮與周邊建筑、 城市景觀風貌的協(xié)調統(tǒng)一。 街道鋪裝應注重交通性與功能性， 采用單色或相近色， 保持視覺的統(tǒng)一， 重點突出交通標識系統(tǒng)的色彩。 結合導則， 采用600*300*50麻石板鋪裝， 鋪裝色調以灰色調為主 (淺灰、 深灰)。一般情況下砌塊橫縫與路緣石成90 度角。 道路實施時應考慮鋪裝的布局， 使得現(xiàn)場二次切割最少化， 同時避免路面出現(xiàn)切割的長砌塊。 人行道與建筑退縮空間、 地下空間出入口或路燈相連時， 應特別注意與其現(xiàn)有鋪裝邊緣相對齊， 以確保人行道鋪裝與周邊環(huán)境的銜接。 路口人行帶采用 “人” 字型鋪裝時， 砌塊頂點需排列于扇形區(qū)域中心線上。 控制帶及建筑前區(qū)鋪裝控制帶中通行通道應與道路人行道鋪裝相統(tǒng)籌考慮， 采用麻石鋪裝， 形式應簡潔大氣， 連貫性強， 鋪裝色調應與人行道相同， 建筑前區(qū)及控制帶中休閑區(qū)鋪裝采用麻石鋪裝， 與周邊建筑風格相協(xié)調， 鋪裝形式應現(xiàn)代簡潔， 鋪裝色調鋪裝色調應與人行道相同。道路兩廂未開發(fā)地塊總圖設計應充分考慮道路設計標高， 綜合考慮道路橫坡及兩廂控制帶坡度等因素， 地塊總圖與綠線位置高差不得超過50cm。 沿街建筑底部6 ～9m以下部位應進行重點設計， 提升行人的視覺體驗； 建筑沿街立面底層設計應注重虛實結合， 避免大面積實墻與高反光玻璃； 鼓勵沿街建筑提供精美、 豐富的細節(jié)， 對建筑入口進行重點設計。

3.3.5 建筑前區(qū)停車位設計

本項目兩廂建筑前區(qū)及控制帶中建議結合兩廂用地情況布置相應臨時收費型機動車地面停車位 (學校區(qū)域)。 對于需建地面停車場時， 停車區(qū)應處理好與道路景觀風貌問題， 停車區(qū)域步行空間之間應設置不少于2m寬的綠化隔離帶， 隔離帶應分段設置， 單段長度不宜超過15m， 間斷寬度不少于2m， 便于道路與建筑前區(qū)慢行系統(tǒng)連接， 間斷處取消停車位設置。

3.3.6 無障礙空間設計

第一， 盲道項目人行道科學、 合理設置行進盲道和提示盲道， 盲道應避開各類市政管線井蓋。 人行道的盲道應能引導進入建筑前區(qū)， 建筑前區(qū)如設有花壇、 圍墻等障礙物時， 行進漫道應與其相距50cm以上。 建筑前區(qū)提示盲道磚、 行進磚的尺寸與花紋宜與人行道統(tǒng)一， 商業(yè)區(qū)可根據(jù)建筑前區(qū)空間鋪裝采用不同形式的盲道磚。 第二， 無障礙坡道。 城市精細化、人性化設計中的重要一環(huán)， 緣石坡道使人行道和機動車路面能平順過渡， 解決了人行道路緣石帶來的通行障礙。 方便了出行不便者的通行， 確保所有人都能夠安全、 方便地出行， 并提升出行體驗。 緣石坡道需符合無障礙設計的要求， 做到舒適的坡度， 平順的銜接， 頂端與人行道路面齊平， 底端與機動車道齊平。本次設計在沿線村道接入、 單位小區(qū)開口采用全寬式， 正常的規(guī)劃相交道路口采用三面緣石坡道， 保證行人過街的舒適性。

3.3.7 交叉口小轉彎半徑設計

對于道路交叉口， 本次設計結合路口情況， 對新建道路采用6m的緣石轉彎半徑， 縮短行人過街距離，引導機動車減速右轉。 縮短人行過街距離， 減少過街時間， 增加街角空間設置口袋公園。 針對道路偶爾存在的大型車輛和消防車輛進入的偶發(fā)情況， 可通過臨時借道滿足相應轉彎要求。 對于已建道路， 按預留緣石轉彎半徑銜接。

4 結語

BIM技術是現(xiàn)階段使用程度相對較高的三維模擬分析技術， 在我國建筑工程、 水利工程以及其他道路工程項目施工當中應用非常普遍， 可以有效提高工程項目設計工作效率、 質量和精確性。 在市政道路設計工作中， 通過BIM技術的有效應用， 對市政道路規(guī)劃設計工作質量起到了良好的保障性作用。