BIM在城市道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

李然

摘 要：交通工程是城市發(fā)展的先行官，城市道路工程是交通工程的重要組成部分。近年來隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市道路工程也得到了極大的發(fā)展，城市道路工程項(xiàng)目也引入了多種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，BIM技術(shù)作為其中一種，不僅可以應(yīng)用到城市道路工程管理中，也可以應(yīng)用到城市道路施工、設(shè)計(jì)中，極大的提升了工程的管理水平，也提高了工程施工效率，使城市道路設(shè)計(jì)更具可實(shí)施性。就此，本文對(duì)BIM在城市道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展開探討，僅供參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);城市道路設(shè)計(jì);技術(shù)應(yīng)用探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.051

1 BIM技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)的內(nèi)涵

BIM技術(shù)，即“建筑信息模型”，主要指的是將關(guān)于建筑工程項(xiàng)目的信息集于三維模型中，并全面貫徹落實(shí)到建筑工程項(xiàng)目的全過程中，BIM技術(shù)不僅可以應(yīng)用到建筑工程管理中，能夠更加準(zhǔn)確的對(duì)建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行管理，還可以應(yīng)用到建筑工程的施工、設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)所具有可視化、協(xié)調(diào)性等特點(diǎn)，極大地提升了建筑工程項(xiàng)目施工、設(shè)計(jì)水平。

市政道路設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用軟件主要有Revit、Bentley、ArchiCAD、EiCAD及路立德等。

1.2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM技術(shù)的特點(diǎn)主要有可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、模擬性、協(xié)同性。具體見表1。

2 BIM在城市道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

城市道路設(shè)計(jì)直接關(guān)系到城市道路工程后續(xù)施工及運(yùn)行，將BIM技術(shù)應(yīng)用到城市道路設(shè)計(jì)中，具有多方面的作用，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）凸顯設(shè)計(jì)意圖。傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方法無法實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的可視化呈現(xiàn)，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來的圖紙與預(yù)期意圖有著很大的區(qū)別，將BIM技術(shù)應(yīng)用到城市道路設(shè)計(jì)中，可以將設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，更加凸顯設(shè)計(jì)意圖，便于后續(xù)施工應(yīng)用。

（2）模擬和分析能力更加強(qiáng)大。城市道路工程項(xiàng)目涉及的內(nèi)容較多，BIM技術(shù)所具有的模擬性可以對(duì)所要設(shè)計(jì)的城市道路項(xiàng)目進(jìn)行模擬，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行分析，將設(shè)計(jì)出來的城市道路圖紙進(jìn)行施工模擬，對(duì)施工過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，不僅可以減少實(shí)際施工所遇到的問題，還能提升了施工效率，提高施工資源的有效應(yīng)用。BIM技術(shù)通過建立三維工程模型，并借助數(shù)字化技術(shù)，能夠?yàn)楣こ倘S模型提供更加全面、完整的信息，豐富信息數(shù)據(jù)庫。圖1為道路BIM三維模型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。對(duì)于道路BIM三維模型系統(tǒng)而言，其構(gòu)成要素涉及了多個(gè)方面，有橋梁、隧道、軌道交通等，需要將這些要素集中體現(xiàn)在一個(gè)完整模型系統(tǒng)中，在構(gòu)建完整模型系統(tǒng)過程中，需要以實(shí)際情況為依據(jù)，采用分割以及歸并的方式來單獨(dú)構(gòu)建模型，再加以整合拼接，還要增加相關(guān)分析模塊等方式，以構(gòu)建出一個(gè)完整的模型系統(tǒng)。

（3）工程量計(jì)算精確度更高。在城市化進(jìn)程的推進(jìn)下，城市道路工程項(xiàng)目規(guī)模越來越大，涉及的內(nèi)容也越來越多，工程項(xiàng)目也越來越復(fù)雜，工程施工環(huán)節(jié)眾多，使得城市道路工程建設(shè)工程量也很大，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方法在面對(duì)復(fù)雜的城市道路工程時(shí)，在進(jìn)行工程量計(jì)算時(shí)，常存在計(jì)算準(zhǔn)確度不高的情況，設(shè)計(jì)誤差較大，影響城市道路工程的后續(xù)施工質(zhì)量。利用BIM技術(shù)，將各種數(shù)據(jù)輸入到模型中，極大的提升了工程量計(jì)算精確度，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，為后續(xù)施工起到有效指導(dǎo)作用。

（4）協(xié)同效果更強(qiáng)。城市道路工程項(xiàng)目服務(wù)于城市發(fā)展，城市道路工程項(xiàng)目不僅要關(guān)注于道路工程，還要關(guān)注于給排水工程、燃?xì)夤こ?，利用BIM技術(shù)將各種信息整合于一個(gè)三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，不僅設(shè)計(jì)人員之間可以進(jìn)行溝通、交流，設(shè)計(jì)人員還可以與施工人員、管理人員進(jìn)行溝通、交流，實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)之間的有效溝通、交流，使各方人員可以基于BIM進(jìn)行協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路工程項(xiàng)目的優(yōu)化，使復(fù)雜的問題變得更為簡單化，提升城市道路設(shè)計(jì)水平，確保城市道路工程施工的有序開展，使城市道路工程后期運(yùn)行更加穩(wěn)定、安全。

3 BIM在城市道路設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

3.1 地形地勢分析

在進(jìn)行城市道路設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要對(duì)項(xiàng)目所在區(qū)域的地形圖進(jìn)行處理，地形圖的精度越高，所提取的數(shù)字信息越準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)中所采用的地形圖比例一般不低于1：500。利用BIM軟件的地形處理功能建立3D模型時(shí)，需要對(duì)地形圖中的高程點(diǎn)、等高線及現(xiàn)狀構(gòu)筑物等信息進(jìn)行采集，有時(shí)為了達(dá)到更高的工程精度，還需要對(duì)關(guān)鍵路段進(jìn)行人工測量，并將測量信息導(dǎo)入到模型中，根據(jù)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)信息建立3D模型，然后進(jìn)行高程分析，為后續(xù)BIM技術(shù)的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。BIM地形地勢模型圖如圖2所示。利用BIM技術(shù)對(duì)城市道路的地形地勢進(jìn)行有效分析，使城市道路設(shè)計(jì)更加契合現(xiàn)狀地形地勢，確保后續(xù)設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行。

3.2 BIM技術(shù)應(yīng)用于地下管線的綜合設(shè)計(jì)

城市道路工程項(xiàng)目包含眾多地下管道，常見的主要有給水管、排水管、電力管、燃?xì)夤芗盁崃艿?，有些改造?xiàng)目既有新建管道還有一些現(xiàn)狀管道，各種管道埋深不一致，錯(cuò)綜復(fù)雜，橫過路管很容易出現(xiàn)高程干擾，給施工帶來極大的不便。在地下管線施工時(shí)，需要提前了解地下管線相關(guān)資料，包括管線的種類、管徑、走向等，利用BIM技術(shù)可以進(jìn)行地下管線的排布模擬，并精確定位管線高程，避免了在施工階段出現(xiàn)高程干擾、漏埋套管、預(yù)埋位置不當(dāng)?shù)葐栴}，有效的減少工程變更，降低工程成本。

3.3 道路路線設(shè)計(jì)

在城市道路設(shè)計(jì)中，路線設(shè)計(jì)尤為重要，路線是整個(gè)道路設(shè)計(jì)的靈魂，路線不僅決定了道路的走向，同時(shí)也影響著工程造價(jià)。道路路線設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)道路交通規(guī)劃，將道路中心線導(dǎo)入到已經(jīng)完成的三維地形圖中，并與之精準(zhǔn)結(jié)合，然后根據(jù)模型中現(xiàn)狀地形地貌進(jìn)行線路分析，并進(jìn)行優(yōu)化處理，使其具備經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較高，可實(shí)施性強(qiáng)等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)完成后，還需要多次檢查，以確保道路設(shè)計(jì)圖紙能適用于實(shí)際施工。

3.4 道路橫斷面、縱斷面的設(shè)計(jì)

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)于道路橫斷面、縱斷面的設(shè)計(jì)要求也越來越高。具體來說，道路橫斷面的設(shè)計(jì)內(nèi)容眾多，需要根據(jù)城市道路等級(jí)和使用功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。在橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，首先利用BIM技術(shù)可以預(yù)測交通量的特點(diǎn)，進(jìn)行近遠(yuǎn)期交通運(yùn)行模擬數(shù)據(jù)分析，根據(jù)預(yù)測交通量，確定科學(xué)、合理的路面結(jié)構(gòu)層及車行道寬度，然后進(jìn)行橫斷面建模，橫斷面建模時(shí)，利用軟件自帶的標(biāo)準(zhǔn)組件進(jìn)行組合，也可以自定義裝配組件，使其與設(shè)計(jì)要求相吻合。道路縱斷面的設(shè)計(jì)依照3D地形地勢模型，采集現(xiàn)狀地面高程數(shù)據(jù)，構(gòu)建出道路中心線的原地面線，并參照城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行道路縱斷線的繪制工作。在完成縱斷面設(shè)計(jì)繪制工作后，要查看整個(gè)設(shè)計(jì)自動(dòng)生成的相關(guān)要素，并做好保存工作。如果不符合要求，要重新編輯，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改，直到滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

3.5 BIM技術(shù)應(yīng)用于工程量統(tǒng)計(jì)

城市道路工程建設(shè)中，從勘察設(shè)計(jì)到施工期間需要涉及的內(nèi)容較多，施工區(qū)內(nèi)的地形地貌變化較為頻繁，工程量統(tǒng)計(jì)工作較為復(fù)雜，工程量統(tǒng)計(jì)的精度關(guān)系到城市道路工程造價(jià)。利用BIM技術(shù)可以精準(zhǔn)的進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)工作，通過軟件分析，迅速提出工程量，最終獲得相應(yīng)的工程量清單，使工程量計(jì)算更加準(zhǔn)確，確保城市道路工程造價(jià)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路工程建設(shè)投資的有效控制。

4 BIM在城市道路設(shè)計(jì)應(yīng)用中的問題與建議

當(dāng)前，BIM技術(shù)在實(shí)際的城市道路設(shè)計(jì)應(yīng)用中，還存在諸多的問題，輔助分析軟件技術(shù)還滿足不了現(xiàn)代工程項(xiàng)目建設(shè)需求，在進(jìn)行BIM技術(shù)建模時(shí)，每次都需要建立新的模型，這不僅極大地增加了工作量，還提高了設(shè)計(jì)成本。另外，行業(yè)中還沒有制定明確的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在今后的發(fā)展過程中，要制定行業(yè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及成果提交標(biāo)準(zhǔn)，并在應(yīng)用過程中，不斷的進(jìn)行優(yōu)化、完善，實(shí)現(xiàn)對(duì)BIM成果的量化評(píng)價(jià)。加大對(duì)相關(guān)輔助軟件的開發(fā)支持力度，實(shí)現(xiàn)“一次建模，多次使用”，避免由于重復(fù)建模，增加工作量及設(shè)計(jì)成本。加大對(duì)BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用，可以通過示范性工程，將應(yīng)用BIM技術(shù)的城市道路工程與應(yīng)用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的城市道路工程相比較，突出BIM技術(shù)的優(yōu)勢，使全行業(yè)認(rèn)識(shí)到BIM技術(shù)應(yīng)用所帶來的實(shí)際效益，進(jìn)而將BIM技術(shù)更好地推進(jìn)到全行業(yè)之中。

5 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展背景下，城市道路工程不僅是城市化發(fā)展建設(shè)的重要組成部分，也對(duì)于城市化發(fā)展建設(shè)起到了極大的推動(dòng)作用，并且還關(guān)系到人們的生產(chǎn)、生活，關(guān)乎人們的出行安全，也能體現(xiàn)出一個(gè)城市的形象。BIM技術(shù)近年來在建筑工程項(xiàng)目中有了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，將BIM技術(shù)應(yīng)用到地形地勢分析、地下管線的綜合設(shè)計(jì)、道路路線設(shè)計(jì)、道路橫斷面、縱斷面設(shè)計(jì)、工程量統(tǒng)計(jì)分析等方面，極大地提升了城市道路設(shè)計(jì)水平。但是，BIM在城市道路設(shè)計(jì)應(yīng)用中，還存在諸多問題，需要在今后的發(fā)展中，不斷加強(qiáng)應(yīng)用與研究，實(shí)現(xiàn)BIM與城市道路設(shè)計(jì)的有效融合，并推廣到全行業(yè)中。

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