研究BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

文 / 山東道域交通科技有限公司 程希才 山東交發(fā)工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司 王立龍

現(xiàn)如今，基建項(xiàng)目中積極推廣使用BIM技術(shù)，助力工程高質(zhì)量建設(shè)。從BIM技術(shù)的應(yīng)用分析，通過構(gòu)建模型的方式，發(fā)揮軟件可視化和碰撞檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，支持多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，進(jìn)而發(fā)揮技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。采用BIM技術(shù)，避免了設(shè)計(jì)領(lǐng)域之間的沖突，提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，減少了后期變更工作，保障了道路施工的安全，并節(jié)約了資源和時(shí)間，增加了工程效益。現(xiàn)結(jié)合BIM技術(shù)的具體應(yīng)用，進(jìn)行如下的分析。

BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

BIM的關(guān)鍵是信息，不同于二維設(shè)計(jì)，通過發(fā)揮信息模型的價(jià)值，利用建筑模型輔助設(shè)計(jì)和施工。現(xiàn)階段，市政工程的復(fù)雜度不斷提高，影響到道路設(shè)計(jì)與施工的因素很多?；贐IM技術(shù)的設(shè)計(jì)工作，采用可視化手段，能夠在項(xiàng)目全生命周期開展設(shè)計(jì)和施工的優(yōu)化，并且參與道路運(yùn)行維護(hù)，通過量化手段和仿真模擬，促使道路施工效率得到提高，節(jié)約更多的成本。市政項(xiàng)目每個(gè)階段都有著不同的需求，勘察設(shè)計(jì)階段利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)或者激光雷達(dá)技術(shù)，采集數(shù)據(jù)信息，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)工作的開展提供支持，并且提高勘察工作效率。

基于勘察成果，道路工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)利用BIM+實(shí)景的方式，分析道路選線是否合理，分析填挖方與自然景觀存在的關(guān)系。利用構(gòu)建的各類模型，并且進(jìn)行總裝，開展管線碰撞分析，妥善解決錯(cuò)漏碰缺問題。道路的給排水管網(wǎng)建設(shè)，采用BIM技術(shù)手段，可高效評(píng)估管道

承載能力?；贐IM模型，可提供精準(zhǔn)的工程量。圖紙階段的切剖與軸測(cè)圖可增強(qiáng)圖紙的可讀性，助力市政道路工程的建設(shè)?；诖罱ǖ哪Ｐ停M(jìn)行可視化展示和項(xiàng)目漫游分析，清晰地展示設(shè)計(jì)方案，支持多方參與設(shè)計(jì)評(píng)審和技術(shù)交底。道路工程施工階段采用BIM技術(shù)手段，開展施工模擬分析，可更好地傳遞設(shè)計(jì)意圖，助力設(shè)計(jì)成果的有效轉(zhuǎn)化，保障道路設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用質(zhì)量。

BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

案例概述

以某市政道路工程為例，長(zhǎng)度為4742.008m，設(shè)計(jì)為主干路，道路紅線寬度設(shè)計(jì)為36m，為雙向4車道。本次工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，引入了BIM技術(shù)，輔助設(shè)計(jì)工作的開展，促使設(shè)計(jì)工作的效率得到提高，實(shí)現(xiàn)了道路工程和施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的相符合，保障道路設(shè)計(jì)的質(zhì)量?，F(xiàn)結(jié)合BIM技術(shù)的具體應(yīng)用，進(jìn)行全面的分析。

BIM技術(shù)的應(yīng)用方案

按照道路設(shè)計(jì)的工作安排，事前開展勘察和調(diào)查，形成了1：500的道路帶狀地形圖和道路地勘報(bào)告。根據(jù)建設(shè)單位的意見，組織工作人員開展建模，對(duì)道路景觀和交通規(guī)劃等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成了3D漫游成果，通過可視化形式呈現(xiàn)道路預(yù)期效果。

基于現(xiàn)代化技術(shù)手段，對(duì)道路地勘報(bào)告數(shù)字化，利用設(shè)計(jì)軟件對(duì)道路設(shè)計(jì)情況進(jìn)行可視化表達(dá)，清晰地呈現(xiàn)各個(gè)路段地基情況，并且精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)工程數(shù)量。構(gòu)建的道路三維模型，可增強(qiáng)建設(shè)內(nèi)容設(shè)計(jì)指標(biāo)的直觀性，同時(shí)全面展示道路下敷管線和涵洞實(shí)際情況。借助軟件計(jì)算，可以標(biāo)注出各個(gè)階段的管道管徑和埋深等數(shù)據(jù)。

BIM技術(shù)應(yīng)用的主要環(huán)節(jié)

地形圖處理環(huán)節(jié)。基于BIM技術(shù)，開展地形圖處理，能夠?qū)崿F(xiàn)高程點(diǎn)與等高線的轉(zhuǎn)化，利用搭建的三角網(wǎng)，構(gòu)建地形圖數(shù)據(jù)模型。使用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，開展地形圖處理，僅利用三角網(wǎng)，難以實(shí)現(xiàn)可視化，無法呈現(xiàn)道路地形的走向，設(shè)計(jì)時(shí)需要工作人員開展高程點(diǎn)對(duì)比分析，最終明確高程走向。

如果道路長(zhǎng)度很長(zhǎng)，那么工程量巨大。采用BIM技術(shù)，根據(jù)前期勘察調(diào)查采集的數(shù)據(jù)信息，形成三維地形圖，能夠清晰地呈現(xiàn)地形走向，并且減少設(shè)計(jì)的工程量，保障道路建設(shè)的質(zhì)量和效益。

道路選線環(huán)節(jié)。市政道路設(shè)計(jì)實(shí)踐中，選線為重要的內(nèi)容，科學(xué)合理的選線方案可保證道路指標(biāo)的協(xié)調(diào)合理度，實(shí)現(xiàn)對(duì)造價(jià)的有效控制。市政道路的線路設(shè)計(jì)是否合理，極大程度上是由道路縱斷面與土方橫斷面決定。采用傳統(tǒng)的選線模式，對(duì)道路沿線地形難以精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，通常要多次開展選線分析，并且進(jìn)行實(shí)地放線，做好選線成果的對(duì)比分析，再最終確定。不過，由于無法實(shí)時(shí)查看橫斷面，通常要確定線形后進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，最終獲得橫斷面數(shù)據(jù)。

如果工程投資規(guī)模很小，反復(fù)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，設(shè)計(jì)工作比較繁重，且設(shè)計(jì)工作效率低下。采用BIM技術(shù)輔助設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)平面和縱斷面以及橫斷面的聯(lián)動(dòng)，基于圖上選線，再根據(jù)地形圖開展初步設(shè)計(jì)，通過BIM平臺(tái)可清晰地顯示。如果出現(xiàn)改動(dòng)時(shí)，可隨之進(jìn)行改變，最終以圖形形式呈現(xiàn)。

道路縱斷面設(shè)計(jì)。采用BIM技術(shù)手段，輔助縱斷面設(shè)計(jì)的開展，可顯著提高設(shè)計(jì)效率，減少人為因素的影響，避免引發(fā)隱患和風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，根據(jù)采集實(shí)際數(shù)據(jù)信息，助力縱斷面設(shè)計(jì)，同時(shí)發(fā)揮技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢(shì)，促使道路工程高質(zhì)量建設(shè)。如果設(shè)計(jì)方案和實(shí)際貼合度不高，則可能留下各類隱患和風(fēng)險(xiǎn)?；贐IM技術(shù)，搭建三維立體模型，輔助道路縱斷面設(shè)計(jì)，形成的設(shè)計(jì)方案可符合當(dāng)前的技術(shù)規(guī)范，并且可保障建設(shè)的質(zhì)量。

從道路實(shí)際出發(fā)，縱斷面設(shè)計(jì)工作的開展，借助現(xiàn)代化技術(shù)手段，可實(shí)現(xiàn)修改的聯(lián)動(dòng)，及時(shí)更新數(shù)據(jù)信息，形成科學(xué)合理的縱斷面設(shè)計(jì)方案，促使工作效率得到提高，縮短道路設(shè)計(jì)的時(shí)間，減少工作壓力，切實(shí)保障設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量。

道路建模設(shè)計(jì)。從市政道路設(shè)計(jì)需求出發(fā)，采用BIM技術(shù)手段，輔助道路建模，可實(shí)現(xiàn)三維建模，形成三維可視化圖紙，指導(dǎo)道路高水平建設(shè)。利用BIM技術(shù)手段，根據(jù)采集的影像資料和信息，對(duì)建設(shè)區(qū)域的情況開展數(shù)字化模擬，能夠清晰地呈現(xiàn)道路建設(shè)后的區(qū)域地塊劃分和功能提升情況，并且可呈現(xiàn)道路建設(shè)地自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境的改變?；贐IM平臺(tái)，還可以模擬高峰期道路交通情況，呈現(xiàn)道路建設(shè)后對(duì)區(qū)域交通的改善情況。

利用BIM技術(shù)建模，可提高建模的速度，縮短建模的時(shí)間，減少繁瑣問題的產(chǎn)生，提升道路工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率水平，助力道路工程高質(zhì)量建設(shè)，創(chuàng)造更多的效益和價(jià)值。

BIM技術(shù)的應(yīng)用效果

基于BIM技術(shù)的市政道路工程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高效率設(shè)計(jì)，促使后期的改造設(shè)計(jì)更加貼合實(shí)際，保障了道路設(shè)計(jì)的質(zhì)量，全面提高設(shè)計(jì)的效率和效果，促使設(shè)計(jì)水平得到提高。組織開展道路設(shè)計(jì)，采用BIM技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度的有效控制，防范碰撞問題的出現(xiàn)，強(qiáng)化道路設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制?；贐IM 5D模擬，實(shí)現(xiàn)全過程的模擬分析，促使設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就獲得質(zhì)量控制以及成本控制信息，提高設(shè)計(jì)工作的水平，保障后期工作的有序開展。

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

合理選擇軟件

由于市政項(xiàng)目的組成復(fù)雜，可選擇的BIM軟件很多。按照路、橋、隧、管網(wǎng)等專業(yè)加以區(qū)分，BIM軟件平臺(tái)的類型數(shù)量多。隨著行業(yè)的發(fā)展，設(shè)計(jì)軟件開始平臺(tái)化發(fā)展，不斷拓寬可視化的邊界。

從設(shè)計(jì)的需求角度分析，主要是利用設(shè)計(jì)模型，經(jīng)過信息加載或者信息提取，通過多專業(yè)的模擬與仿真，進(jìn)而獲得高附加值的數(shù)據(jù)。道路工程中的建構(gòu)筑物，利用建設(shè)的模型完成配筋后，結(jié)合預(yù)留孔洞開展結(jié)構(gòu)受力分析，科學(xué)合理調(diào)整配筋，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的安全性。對(duì)道路的各類管線，展開管線碰撞檢測(cè)分析，進(jìn)而增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)需求，要結(jié)合道路設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，合理選擇設(shè)計(jì)軟件，輔助市政道路工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量建設(shè)目標(biāo)?？紤]到市政道路工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜性特點(diǎn)，為提升設(shè)計(jì)和建造的質(zhì)量，通常會(huì)將BIM技術(shù)和其他技術(shù)相互結(jié)合，例如GIS技術(shù)，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，助力建設(shè)工作的開展。

利用BIM技術(shù)，整合和管理設(shè)施自身全壽命周期的信息，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。利用GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理空間環(huán)境信息的宏觀表達(dá)，支持海量地形數(shù)據(jù)的處理，同時(shí)開展地圖視覺效果以及地理信息的分析，助力工程的建設(shè)和管理。

基于BIM+GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海量信息可視化，支持項(xiàng)目信息協(xié)同化，并且實(shí)現(xiàn)工程管理技術(shù)的有效融合，助力道路工程建設(shè)和管理，可提高建模的質(zhì)量，增強(qiáng)分析的精度，提高決策的效率，實(shí)現(xiàn)成本的高效化控制，創(chuàng)造更多的效益和價(jià)值。

做好BIM功能的開發(fā)

從BIM技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用實(shí)際分析，在房屋建筑領(lǐng)域的應(yīng)用較多，于市政道路工程中的應(yīng)用時(shí)間和應(yīng)用范圍相對(duì)較小，很多功能不貼合道路工程實(shí)際，進(jìn)而影響到BIM技術(shù)的應(yīng)用效果和效益，使得道路設(shè)計(jì)和建設(shè)管理面臨很多的挑戰(zhàn)，影響到BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值實(shí)現(xiàn)。市政道路設(shè)計(jì)工作中，為有效發(fā)揮BIM技術(shù)的應(yīng)用效益和價(jià)值，必須要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行功能的開發(fā)，助力道路選線和建構(gòu)筑物的優(yōu)化設(shè)計(jì)，創(chuàng)造更多的技術(shù)應(yīng)用效益，促進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，助力市政工程現(xiàn)代化發(fā)展。根據(jù)市政道路設(shè)計(jì)的多樣化需求，積極更新軟件的相關(guān)功能，助力設(shè)計(jì)工作的高質(zhì)量開展，防范問題的出現(xiàn)，創(chuàng)造更多的效益和價(jià)值。

結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的合理應(yīng)用，利用軟件的多功能，可輔助設(shè)計(jì)工作高質(zhì)量開展，實(shí)現(xiàn)道路施工問題的事前防范和控制，減少道路施工問題的產(chǎn)生，保障作業(yè)的安全和質(zhì)量，提高道路工程施工的效益水平，具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。

市政道路工程中引入BIM技術(shù)，需結(jié)合實(shí)際需求，建設(shè)軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施，輔助設(shè)計(jì)工作的開展，促使技術(shù)應(yīng)用價(jià)值得以實(shí)現(xiàn)。