基于BIM技術(shù)的市政道路設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

王舉勝

摘 要：隨著我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施類建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量的增多，項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量與投資控制要求顯著提高，對(duì)設(shè)計(jì)成果的精準(zhǔn)性提出更高要求。二維平面設(shè)計(jì)無(wú)法較好的直觀展示三維效果，弊端日益凸顯。新趨勢(shì)下，可視化、智能化三維設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)化、精細(xì)化管理已成趨勢(shì)。BIM技術(shù)作為新興的三維設(shè)計(jì)和管理技術(shù)，彌補(bǔ)了二維設(shè)計(jì)的不足，在市政道路的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維中起到有效支撐，推動(dòng)著市政項(xiàng)目建設(shè)管理模式的更新。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);市政道路;設(shè)計(jì)優(yōu)化;探討

0 引言

近年來(lái)，BIM（建筑信息模型）技術(shù)的發(fā)展引起了廣泛的關(guān)注，BIM是一種較為前沿的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維、管理方法，將規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)等全過(guò)程的數(shù)據(jù)資料集成在3D模型中，使建設(shè)項(xiàng)目整個(gè)生命周期里，各階段的工作人員在使用該模型時(shí)能擁有完整、精確的數(shù)據(jù)，幫助項(xiàng)目直接利益關(guān)系者提升決策準(zhǔn)確性與效率性。

1 BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)即建筑信息化模型技術(shù)，主要是采用三維數(shù)字建模技術(shù)，對(duì)建筑物體構(gòu)建可視化3D數(shù)字模型，然后圍繞建筑主體結(jié)構(gòu)及道路橋梁主要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及仿真模擬，進(jìn)而使工程及建筑橋梁等能夠在可視化、系統(tǒng)化及模塊化下實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。在國(guó)家倡導(dǎo)建造智慧型城市的背景之下，市政道路設(shè)計(jì)及施工需要在理念上有所革新，賦予其設(shè)計(jì)信息化特征，而BIM技術(shù)則有效滿足了這一需求。

2 BIM技術(shù)的總體應(yīng)用

BIM結(jié)合三維地理信息展現(xiàn)和分析技術(shù)，基于項(xiàng)目對(duì)象實(shí)施參數(shù)化建模，實(shí)現(xiàn)市政道路設(shè)計(jì)信息和模型的統(tǒng)一，完成BIM框架下的地形地質(zhì)、道路、橋梁、隧道、管網(wǎng)等的協(xié)同設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率，實(shí)現(xiàn)在道路BIM基礎(chǔ)上的項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維過(guò)程模擬、分析。

2.1 地質(zhì)勘察與測(cè)量

市政道路工程具有跨度大、呈帶狀分布的特點(diǎn)，沿線的地形地貌、工程地質(zhì)條件易存在復(fù)雜差異，而這些對(duì)路線設(shè)計(jì)、橋梁選型、隧道施工等均會(huì)造成重要影響。因此， BIM技術(shù)于道路工程的地質(zhì)勘察與測(cè)量是非常重要的。應(yīng)用BIM技術(shù)，建立地質(zhì)環(huán)境數(shù)字化三維地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)真實(shí)環(huán)境的可視化，清晰直觀的為主管部門、建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位等相關(guān)部門展示地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)環(huán)境，為準(zhǔn)確分析地質(zhì)問(wèn)題的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)合理的方案。應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)測(cè)量的地形、水系、建筑、管線進(jìn)行集成管理，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模型的建筑環(huán)境可視化，并方便工作人員對(duì)高程、坡度、水域等各要素進(jìn)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(chǎng)地環(huán)境布置

城市道路路線規(guī)劃設(shè)計(jì)需要真實(shí)的基礎(chǔ)環(huán)境，快速創(chuàng)建高度真實(shí)的環(huán)境是十分重要的，可以提高整個(gè)流程的設(shè)計(jì)效率。如果僅僅利用InfraWorks、3Dmaxs等軟件進(jìn)行建筑、植物的制作，工程量相對(duì)較為繁瑣，同時(shí)軟件中道路、河流、植物的對(duì)象庫(kù)較為單一，可利用Civil3D、Revit等軟件在規(guī)劃圖的基礎(chǔ)上提前對(duì)周邊道路進(jìn)行設(shè)計(jì)再導(dǎo)入?yún)f(xié)同軟件成果效果會(huì)更佳。這種方法可以大范圍快速地創(chuàng)建簡(jiǎn)單模型，節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間。

2.3 道路中的應(yīng)用

在道路設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)可應(yīng)用在道路平縱橫、橋隧結(jié)構(gòu)、邊坡綠化、交通組織等設(shè)計(jì)方面，在具體應(yīng)用過(guò)程中，這幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容之間存在相互嵌套、相互制約的關(guān)系，以此保證道路交互設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)共通，通過(guò)對(duì)各分項(xiàng)內(nèi)容的集中控制，達(dá)到均衡狀態(tài)之后再應(yīng)用路基、邊坡、橋梁、隧道等模板形成道路模型。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，與道路模型相關(guān)的設(shè)計(jì)實(shí)體包括：數(shù)字地面模型實(shí)體、路中線實(shí)體、縱斷面拉坡圖實(shí)體、路基模板、邊坡模板、橋梁模塊、隧道模塊、照明模塊等。通過(guò)三維模式化、協(xié)同化等屬性，在確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時(shí)，各專業(yè)耦合關(guān)系過(guò)程中，將種種優(yōu)勢(shì)予以疊加，形成良性協(xié)同效果。

3 BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 總體設(shè)計(jì)優(yōu)化

在具體的規(guī)劃過(guò)程中，首先需對(duì)項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地進(jìn)行全面勘察，然后根據(jù)勘察結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，但是一般沒(méi)有制訂完善的設(shè)計(jì)流程。對(duì)此，可將BIM技術(shù)推廣應(yīng)用于市政道路工程施工階段的場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)中，保證規(guī)劃過(guò)程的直觀性，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及工程項(xiàng)目建設(shè)要求布置施工點(diǎn)，避免場(chǎng)地布置重復(fù)。另外，在利用BIM技術(shù)模擬施工場(chǎng)地并進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將地形導(dǎo)入BIM軟件中，然后根據(jù)標(biāo)高方格網(wǎng)對(duì)道路工程建設(shè)場(chǎng)地中的排水系統(tǒng)、標(biāo)高系統(tǒng)等進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，盡量減少土方開(kāi)挖量和填方量。BIM技術(shù)軟件中含有GIS系統(tǒng)，通過(guò)應(yīng)用GIS系統(tǒng)可對(duì)市政道路工程整體布局形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。

3.2 橋隧結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

BIM將復(fù)雜、抽象的二維橋梁平面描述成細(xì)致、直觀的三維橋梁模型，使得設(shè)計(jì)師對(duì)橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程的把控更為高效、明確，從而減少設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)精度和質(zhì)量，使橋梁的設(shè)計(jì)更加精細(xì)化?；跇?gòu)件建立其鋼筋模型，鋼筋模型由內(nèi)置大量鋼筋參數(shù)化模型實(shí)例化得到，建立局部復(fù)雜構(gòu)件的鋼筋模型可用于指導(dǎo)施工，通過(guò)調(diào)用參數(shù)化模型，調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，得到鋼筋零件，鋼筋零件相互組裝，最后得到構(gòu)件的鋼筋模型。參數(shù)化模型使得設(shè)計(jì)變得更加靈活、可調(diào)。使得整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行同步的更新，在保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提下提高設(shè)計(jì)效率。使得設(shè)計(jì)師利用BIM進(jìn)行橋梁造型、結(jié)構(gòu)等優(yōu)化成為可能。

3.3 市政管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)中，很難處理管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的碰撞問(wèn)題，對(duì)此，可采用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測(cè)，在滿足管網(wǎng)設(shè)計(jì)實(shí)用性的基礎(chǔ)上，對(duì)管網(wǎng)布局形式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。另外，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，還可有效消除碰撞問(wèn)題，同時(shí)合理預(yù)留套管。在市政道路工程施工過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用跌水槽，能夠?qū)ε潘较蜻M(jìn)行調(diào)整;還應(yīng)注意的是，適當(dāng)增加管道填埋深度，盡量避免雨水管道與其他管道碰撞對(duì)排水效果造成不良影響。

選用BIM技術(shù)進(jìn)行綜合管廊設(shè)計(jì)，參考施工影響因素，通過(guò)對(duì)市政路橋綜合管廊施工中所用到的設(shè)備元件，如預(yù)制構(gòu)件等進(jìn)行數(shù)量、規(guī)模、技術(shù)方面的模擬;以及用3D模型的方式明確管廊預(yù)制拼接制作、檢驗(yàn)、養(yǎng)護(hù)等主要步驟，然后滿足質(zhì)量及技術(shù)條件后，開(kāi)展施工現(xiàn)場(chǎng)的拼裝吊裝作業(yè);使用裝有BIM可視化模型軟件的移動(dòng)終端設(shè)備，可以針對(duì)設(shè)計(jì)圖、施工圖、施工數(shù)據(jù)參數(shù)等進(jìn)行便捷觀察和管理，從而提高市政道路橋梁綜合管廊設(shè)計(jì)質(zhì)量，指導(dǎo)管廊施工，為后續(xù)的管理維護(hù)打好鋪墊。

3.4 協(xié)同設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)的最為核心的內(nèi)容是便捷的協(xié)同設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)最大的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一性，即實(shí)現(xiàn)多專業(yè)、多方案格式的統(tǒng)一，這就為協(xié)同設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。在市政道路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用BIM技術(shù)，項(xiàng)目各個(gè)專業(yè)可實(shí)現(xiàn)在同一平臺(tái)上協(xié)同工作。道路規(guī)劃設(shè)計(jì)師在完成道路、管線的規(guī)劃設(shè)計(jì)后，可將道路信息直接傳輸給建筑、管道、樁基等各專業(yè)設(shè)計(jì)人員，從而實(shí)現(xiàn)各自在共享信息基礎(chǔ)上完成多專業(yè)的綜合市政設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)集成的地下管線、道路、橋梁、交通、周邊建筑等BIM模型，將傳統(tǒng)的平面二維設(shè)計(jì)調(diào)整為立體的、可視的三維設(shè)計(jì)，避免二維設(shè)計(jì)的弊端，有利于直觀的感受設(shè)計(jì)成果、發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)漏洞、及時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的多方案比選、動(dòng)態(tài)化、可視化調(diào)整，有利于決策者最終確定方案。實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目各專業(yè)、全過(guò)程協(xié)同設(shè)計(jì)，提高了項(xiàng)目設(shè)計(jì)及生產(chǎn)施工的效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的大幅提升。

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