BIM 在市政道路設計中的應用

■詹 健 ■中國水利水電十三局，天津 300384

BIM 技術在市政道路設計中成為了潮流和趨勢，具有先進、智能化的特點，在設計領域凸現(xiàn)出其優(yōu)勢，它由最初的建筑信息建模意義延伸為新型的設計理念，伴隨著日益增多的非直上直下式的創(chuàng)新建筑群體，傳統(tǒng)的二維設計已經(jīng)無法滿足其需求，顯現(xiàn)出制約性和落后性的弱勢，而BIM 則迎合了這一發(fā)展契機，在日益發(fā)展的建筑設計領域凸現(xiàn)出其解決復雜問題的優(yōu)勢所在，尤其在市政道路設計和市政管線設計方面，具有二維設計不可比擬的優(yōu)勢。

1 BIM 技術概述及應用現(xiàn)狀分析

BIM 技術以最新的工程信息化技術而出現(xiàn)在人們的視野，它綜合了項目的所有信息，并通過智能化、數(shù)字化的信息仿真模擬系統(tǒng)，將這些信息用于模型整合之中，廣泛應用于設計、建筑、管理等領域，它以其可視化、協(xié)同性、模擬仿真化的特點，應用于集成設計和管理環(huán)境中，極大地規(guī)避了設計、建筑風險，提高了生產(chǎn)效率。

BIM 技術的實踐應用由建筑行業(yè)延伸至設計、機械制造、工程施工管理等領域，牽涉面廣，成為了新型的技術和理念，同時，這一技術應用于市政規(guī)劃中，也是其應用趨勢所致，其中市政規(guī)劃中的道路建設和管線設計是重點應用部分，然而，目前在市政規(guī)劃建設中應用BIM 技術的實踐經(jīng)驗還未成熟，出現(xiàn)了一些損耗和資源浪費或重復利用等問題，而在市政規(guī)劃中應用BIM 技術，則可以綜合相關市政道路建設、管線信息等，使平面的市政規(guī)劃設計轉為立體式的、三維狀態(tài)下的設計，從而極大地避免資源損耗和浪費。伴隨著市政規(guī)劃的規(guī)模加大，設計難度也日益增大，BIM 技術的應用要面向市政建設全過程，以其強大的數(shù)字化分析和模擬功能，進行信息的調整和論證、檢查等實踐，有助于提升設計之中的協(xié)同性，提高了專業(yè)化設計的安全性能。

2 BIM 技術在市政道路設計和管線設計中的優(yōu)勢體現(xiàn)

2.1 凸現(xiàn)設計主題，表達設計意圖

在市政道路設計和管線設計的規(guī)劃中，由于其環(huán)境復雜、影響因素較多，因而，沿用傳統(tǒng)的二維設計不利于問題的簡化，在平面的設計之下也無法突出設計主題，甚至在平面設計中會對復雜的數(shù)據(jù)造成遺失，導致不必要的誤解和扭曲。因而，新型BIM 技術則利用三維數(shù)字化的建構模型，對市政道路設計和管線設計的復雜內容信息進行綜合，并對各項子項目和子模型進行細化的區(qū)分，這樣，在清晰的自定義參數(shù)下，BIM 技術可以清楚地描述市政規(guī)劃各項信息，從而真實地表達出市政規(guī)劃的設計意圖。

由此可見，對于復雜程度越高的行業(yè)，其問題的復雜性越為突出。伴隨著我國城市化進程腳步的加快，市政規(guī)劃范圍內的高架互通等立體復雜問題越來越多，BIM 技術的三維設計優(yōu)勢則較好地解決了這一問題。

2.2 無可比擬的模擬仿真分析功能

在BIM 技術下，它可以借助三維立體形式，展現(xiàn)出直觀的市政規(guī)劃道路完成情況，并且在直觀的、三維的狀態(tài)下進行調整和方案論證，它的模擬仿真模型有助于設計人員盡早發(fā)現(xiàn)偏差和存在的問題，并進行三維模型調整，具有自動而高效的優(yōu)勢特點。同時，在BIM 技術下，由于其建構模型涵蓋了所有的信息，因而可以為仿真模擬操作進行強有力的數(shù)據(jù)支撐，提供精準的數(shù)據(jù)達成分析效果。

2.3 工程量的精準計算優(yōu)勢

傳統(tǒng)的二維設計模式，是基于平面結構的斷面法設計模式，對于道路的土方工程和路面工程、管線工程的計算有較大的誤差，而在BIM 技術模式下，它可以通過立體的三維設計方式，對路基、地形變化等曲面進行幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的計算，并且保證在子模型下的精確計算。

2.4 協(xié)同解決問題的功能性

在市政工程領域內，規(guī)模和難度日益加大，項目工程已經(jīng)不是單項工程，而需要協(xié)作式的、不同專業(yè)之間的協(xié)作，這就要求設計工具要具有協(xié)同性功能，在傳統(tǒng)的二維設計模式下，主要依靠“分圖層”拷貝、粘貼的方式加以控制，僅能夠解決較低層次的協(xié)作問題，對于精細化的問題則無能為力。而在BIM 技術下，其信息模型由多個子模型構成，各個子模型之間具有較低的耦合性，因而可以分配給不同的部門進行設計，實現(xiàn)協(xié)同效用。

3 BIM 技術在市政道路設計和管線設計中的應用思考

3.1 BIM 技術在市政工程中的應用原理及方法

在市政道路設計和管線設計工程中，要對城市道路、給排水、電力、燃氣等工程進行規(guī)劃設計，規(guī)劃設計之初要先對城市的周圍建筑進行詳細的了解，對已有構筑體的信息要進行數(shù)字化處理，分析其存在狀態(tài)和分布區(qū)域，在此前提之下，才能進行BIM 技術下的市政道路、管線規(guī)劃設計。具體實施應用如下。(1)對已經(jīng)存在的構筑物進行全面的了解，要將區(qū)域內的現(xiàn)有構筑物信息進行數(shù)字化儲存，主要包括:幾何信息和屬性信息兩部分，并且將這些已有構筑物的初始信息進行可視化顯示，并進行軟件技術分析。(2)BIM 技術下的軟件環(huán)境協(xié)同設計。在初始構筑物信息的可視化顯示狀態(tài)下，可以利用軟件判斷這些橋梁、涵洞、高架樁基等構筑物的各項指標，包括:構筑物相鄰距離的遠近、碰撞和交叉情況、管線預定位置的埋設情況等，進行軟件技術的比對分析，最終形成交通工程和管線工程的協(xié)同合并化結果。(3)BIM 技術下的規(guī)劃調整。城市道路和管線規(guī)劃設計，要在初始信息的軟件支持下，以城市道路工程量和管線工程量為依據(jù)，計算規(guī)劃設計方案中的造價，以造價為導向，對原構筑物進行適宜的空間位置調整，以達到城市道路設計的最優(yōu)化。(4)BIM 技術下的規(guī)劃設計數(shù)據(jù)結果獲取。在BIM 技術的三維可視化信息之下，加以施工平面圖和縱橫斷面圖的區(qū)分標注，以利于后期階段的“微調”過程，在此自動化的處理之后，即可生成相應的規(guī)劃設計結果，為其后的道路、管線維護提供重要的數(shù)據(jù)參考。

3.2 BIM 建構模型確立

應用BIM 建構模型進行市政道路、管線規(guī)劃設計，首先要選擇相應的建模軟件系統(tǒng)，目前應用較多的是ArchiCAD 軟件中的SQLite 數(shù)據(jù)庫管理，它有助于實現(xiàn)對模型的強大的渲染表現(xiàn)功能。在這一數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具下，事先都要設置好“圖層”和“樓層”，并且根據(jù)不同的市政道路模型，深化設計市政管線的復雜橫斷面，在人機交互的界面下進行立體狀態(tài)的調整，根據(jù)市政工程量確定最終的施工圖信息。

3.3 體現(xiàn)市政無障礙設計

市政道路和管線規(guī)劃設計中，還可以體現(xiàn)市政無障礙設計理念，為一些傷病患者、推車孕婦、小孩、殘疾人等弱勢人群提供方便，促進市政道路規(guī)劃設計的人性化設計理念。在市政道路管線規(guī)劃設計過程中，可以在BIM 技術的應用之下，整合各種資源，系統(tǒng)化地為無障礙設計提供保障，促使市政道路規(guī)劃設計無障礙效用的實現(xiàn)，為社會城市環(huán)境輸入更為安全、實際的元素。

4 結束語

總而言之，市政道路和管線規(guī)劃設計要在新的BIM 技術創(chuàng)新理念下，利用不同軟件下的協(xié)同方式進行設計，在BIM 建模過程中，對市政道路和管線規(guī)劃設計中的信息進行數(shù)字化的存儲，并在離線和在線兩種狀態(tài)下，進行數(shù)據(jù)文件的導入和導出，在可視化的、三維顯示下，深化市政道路和管線設計，在市政建設規(guī)模不斷加大的趨勢下，擺脫傳統(tǒng)二維設計的束縛，用革新的三維設計推動市政道路和管線規(guī)劃，創(chuàng)建市政精品項目工程，在軟件系統(tǒng)的協(xié)同設計下進行科學布局、合理發(fā)展，實現(xiàn)市政道路和管線規(guī)劃下的資源整合。同時，為后續(xù)的市政運營維護等工作提供數(shù)據(jù)參考依據(jù)，創(chuàng)建美麗市政。

［1］金祥月.市政道路項目施工質量控制探討［A］.河南省土木建筑學會2010 年學術大會論文集［C］.2010.

［2］李瑞芳，張利偉.市政道路工程施工管理［A］.土木建筑學術文庫(第15 卷)［C］.2011.