探究城市道路設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的運(yùn)用

陳馬樂

引言

城市道路是城市基礎(chǔ)設(shè)施，其設(shè)計(jì)規(guī)范質(zhì)量直接關(guān)乎到城市的發(fā)展，且關(guān)乎到城市居民的日常生活。BIM技術(shù)是基于三維數(shù)字技術(shù)而構(gòu)建起來的信息模式。在城市道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)替代傳統(tǒng)技術(shù)，可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，保證設(shè)計(jì)效率，使得道路設(shè)計(jì)與時(shí)代的發(fā)展相適應(yīng)，交通運(yùn)輸效率也得以提高，對城市更好地發(fā)展也可以起到一定的促進(jìn)作用。

1 BIM技術(shù)的概念界定

BIM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，多用于建筑領(lǐng)域，通過啟動(dòng)BIM技術(shù)實(shí)施工程設(shè)計(jì)和工程管理，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)管理與設(shè)計(jì)技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)了建筑工程的全方位管理，為建筑工程項(xiàng)目的生命周期提供了保證。隨著近年來城市公路建設(shè)如火如荼地展開，道路設(shè)計(jì)越來越受到重視。企業(yè)要將建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來以擴(kuò)展利潤空間，就將設(shè)計(jì)納入到管理范疇，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)管理。在城市道路設(shè)計(jì)上，可以對道路管理設(shè)計(jì)工作整體性規(guī)劃，各種技術(shù)細(xì)節(jié)以及管理細(xì)節(jié)都可以在BIM軟件模型中體現(xiàn)出來，其優(yōu)勢在于，將各種設(shè)計(jì)管理信息系統(tǒng)化，構(gòu)成了為城市道路設(shè)計(jì)提供的專屬模型，通過運(yùn)行這種模式，就可以對各項(xiàng)設(shè)計(jì)管理工作采用數(shù)字技術(shù)體現(xiàn)出來，融入到道路工程項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)管理信息可以為工程項(xiàng)目提供全過程服務(wù)，保證道路設(shè)計(jì)管理工作高效有序地進(jìn)行。

1.1 BIM技術(shù)分析

BIM技術(shù)就是建筑信息模型，是英文Building Information Model的縮寫。使目前技術(shù)中較為先進(jìn)的數(shù)字化信息技術(shù)，在各行各業(yè)也得到更為廣泛的應(yīng)用。BIM技術(shù)具體在設(shè)計(jì)道路中應(yīng)用的就是對建筑相關(guān)的信息進(jìn)行收集，以此建立的信息模型。使用此技術(shù)，使設(shè)計(jì)道路的工作效率得到提高。

1.2 BIM的應(yīng)用率

BIM的應(yīng)用率指的是涉及BIM的項(xiàng)目在企業(yè)項(xiàng)目總數(shù)中所占的比例。施工企業(yè)的BIM應(yīng)用率目前高于設(shè)計(jì)企業(yè)的應(yīng)用率，預(yù)計(jì)未來兩年這兩者間的差距還將拉大。接近46%的設(shè)計(jì)企業(yè)目前應(yīng)用率低，僅在不到15%的項(xiàng)目中應(yīng)用BIM，而施工企業(yè)中的這一比例不達(dá)到31%。52%的施工企業(yè)預(yù)測，未來兩年內(nèi)，他們將在30%以上的項(xiàng)目中應(yīng)用BIM。與此相比，設(shè)計(jì)企業(yè)中的這一比例僅約36%。

1.3 BIM模型精細(xì)度的熟悉程度

建筑設(shè)計(jì)和施工中最常見的低效現(xiàn)象之一是，不同項(xiàng)目相關(guān)方需要在項(xiàng)目的各個(gè)階段于多類技術(shù)工具中手動(dòng)重新創(chuàng)建信息。這涉及重復(fù)工作并可能引發(fā)信息誤讀和信息錯(cuò)漏，經(jīng)常在項(xiàng)目后期導(dǎo)致代價(jià)高昂的問題。BIM最高效且最具變革意義的功能是，輸入一次項(xiàng)目相關(guān)信息后，多個(gè)用戶即可迅速切實(shí)地訪問此類可靠數(shù)據(jù)。BIM集成的信息以數(shù)字信息形式存在，因此其他技術(shù)工具也可讀取這類信息，并在項(xiàng)目全程中報(bào)告各個(gè)參與方的工作流程。建筑設(shè)計(jì)和施工企業(yè)獲取上述BIM收益的一個(gè)關(guān)鍵前提是，所有項(xiàng)目參與方都能清楚認(rèn)識到模型在生命周期中任意給定時(shí)刻包含哪些可信賴的可用信息。新編制的“模型精細(xì)度”參考標(biāo)準(zhǔn)可在這一方面發(fā)揮極其重要的作用。

1.4 BIM模型精細(xì)度的熟悉程度和采用率

BIM應(yīng)用率高的企業(yè)的模型精細(xì)度采用率也更高。在BIM應(yīng)用率高的企業(yè)中，33%的企業(yè)更為頻繁地采用了BIM精細(xì)模型。這一數(shù)據(jù)是BIM應(yīng)用率低的企業(yè)的兩倍多。這表明精細(xì)模型的采用率的增長可能與BIM實(shí)施的拓展呈正比。精細(xì)模型在全球建筑經(jīng)濟(jì)中的前景對所有設(shè)計(jì)企業(yè)和施工企業(yè)而言，未來的兩大任務(wù)是采用精細(xì)模型來改善基于模型的協(xié)作和整合，同時(shí)通過獲取BIM效益來為所有項(xiàng)目參與方創(chuàng)造更好的項(xiàng)目成果。

1.5 Civil 3D建模流程

Civil 3D是一款旨在面向土木工程設(shè)計(jì)與文檔編制的建筑信息模型的制圖軟件，它能幫助土木工程專業(yè)人員保持協(xié)調(diào)一致，更輕松、更高效地探索設(shè)計(jì)方案，分析項(xiàng)目性能，并提供相互一致更高質(zhì)量的文檔。Civil 3D在市政道路中建模流程主要如下：首先通過原始測量數(shù)據(jù)建立三維地面模型，對三維地面模型進(jìn)行處理后，通過按照布局創(chuàng)建路線或從對象創(chuàng)建路線兩種方式進(jìn)行道路中心線選線，通過三維地形作為設(shè)計(jì)的基本資料，創(chuàng)建縱斷面，完成縱斷面拉坡設(shè)計(jì)，結(jié)合交通行駛需要和交叉口的布設(shè)要求進(jìn)行道路標(biāo)準(zhǔn)段、展寬段、漸變段等平面細(xì)部設(shè)計(jì)，最后自定義部件，通過部件創(chuàng)建道路裝配，建立道路模型，流程如圖1所示。

圖1 建模流程圖

2 城市道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)的意義

2.1 充分表達(dá)設(shè)計(jì)的意圖

BIM技術(shù)到道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使得道路的三維設(shè)計(jì)模型構(gòu)建起來，可以提高設(shè)計(jì)圖的視覺效果，對于設(shè)計(jì)中所存在的不足也可以一目了然。在城市道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，對于道路設(shè)計(jì)完工之后的效果也可以準(zhǔn)確描述，讓你們對道路設(shè)計(jì)情況可以直觀獲得。應(yīng)用BIM技術(shù)中，還可以準(zhǔn)確對表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。

2.2 具有高度精確協(xié)調(diào)性

設(shè)計(jì)城市道路的過程中，采用BIM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)具有良好的適應(yīng)性，杜設(shè)計(jì)上不會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，為城市道路施工提供有價(jià)值的參考依據(jù)，確保道路工程施工建設(shè)有序展開。應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建城市道路數(shù)據(jù)模型，可以使得屬性數(shù)據(jù)精確，幾何數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確無誤，將工程量確定下來，使得城市道路工程施工中，各項(xiàng)專業(yè)技術(shù)協(xié)調(diào)進(jìn)行。

3 BIM技術(shù)在道路設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用分析

3.1 用BIM技術(shù)進(jìn)行道路規(guī)劃

城市的地下空間被充分開發(fā)利用起來進(jìn)行道路設(shè)計(jì)，可以提高城市地下空間的利用率。在進(jìn)行道路設(shè)計(jì)中就可以運(yùn)用BIM技術(shù)對地下空間系統(tǒng)性規(guī)劃，以使得地下空間被充分利用起來。BIM技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域中可以充分地發(fā)揮其協(xié)同功能和分析功能。將這兩項(xiàng)功能用于城市道路設(shè)計(jì)中，構(gòu)建城市道路三維立體圖形，利用圖形計(jì)算地下空間的可利用性，并進(jìn)行整體性規(guī)劃。將城市中的地下空間與地上空間相比較，不僅空間的格局復(fù)雜，而且屬于是隱性工程，這就必然給成本是道路設(shè)計(jì)造成了一定的難度。特別是城市道路工程屬于是市政地下工程，在地下空間中還有其他的輔助性設(shè)施，就需要道路設(shè)計(jì)中合理規(guī)劃地下空間，以使得地下空間中的輔助性設(shè)施的運(yùn)行不會(huì)受到影響。將BIM技術(shù)充分利用起來，可以實(shí)現(xiàn)道路設(shè)計(jì)圖的透視化，對于道路設(shè)計(jì)效果都能夠做到一目了然，即利用軟件將與道路設(shè)計(jì)相關(guān)的信息輸入到BIM軟件中，包括道路、互通區(qū)、被交道、斷面、超高、加寬、平交口、隔離柵、橋梁、護(hù)欄、隧道、豎曲線、涵洞、平曲線等。對于地下空間的道路設(shè)計(jì)要從整體的角度合理規(guī)劃，能夠確保地下道路分布合理，結(jié)構(gòu)連通，而且還可以利用BIM軟件將土方量精確計(jì)算出來。當(dāng)?shù)缆吩O(shè)計(jì)完成之后，還可以運(yùn)用BIM技術(shù)對所設(shè)計(jì)的地下道路加以論證。

3.2 三維建模設(shè)計(jì)

由于和國外的BIM技術(shù)相比，我國在技術(shù)利用以及相關(guān)產(chǎn)品上都是落后于國外的，一直到21世紀(jì)之處才開始慢慢發(fā)展。隨著BIM技術(shù)的不斷成熟，現(xiàn)如今在各個(gè)行業(yè)中已經(jīng)得到更為廣泛的應(yīng)用，而且在其社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益上也收獲頗豐。在道路設(shè)計(jì)中由BIM技術(shù)衍生出了許多的設(shè)計(jì)軟件，其都是可以構(gòu)建三維的設(shè)計(jì)信息模型的，BIM技術(shù)的未來發(fā)展中，模型就會(huì)將有更多的子模型出現(xiàn)，而這些模型又都是精確度比較高而且更加精細(xì)的模型，這種模型方式的利用，使道路設(shè)計(jì)更為方便，在未來得到更為精確化的設(shè)計(jì)（圖2BIM技術(shù)在三維建模技術(shù)）。

圖2 BIM技術(shù)在三維建模技術(shù)

3.3 用BIM技術(shù)進(jìn)行地下道路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

將BIM技術(shù)全面應(yīng)用于城市道路的設(shè)計(jì)、施工全過程，通過方案模擬、深化設(shè)計(jì)、管線綜合、資源配置、進(jìn)度優(yōu)化等，利用BIM技術(shù)對道路的節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控中心結(jié)構(gòu)、裝飾等進(jìn)行建模、仿真分析，提前模擬設(shè)計(jì)效果，對比分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。結(jié)合地下道路的綜合管廊深基坑支護(hù)方案利用BIM的3D實(shí)比例模型進(jìn)行道路與管線交叉線路檢查。將模型導(dǎo)入到Navis works軟件，采用第三人行走模式，進(jìn)行凈空檢查。采用虛擬漫游技術(shù)，結(jié)合勘察資料、設(shè)計(jì)圖紙，利用BIM技術(shù)建模，厘清樁端持力層、巖面等關(guān)鍵隱蔽節(jié)點(diǎn)，將施工管理控制措施制定出來，對于交叉節(jié)點(diǎn)采用三維透視圖。利用道路、結(jié)構(gòu)、管線的綜合3D模型及Navis works軟件虛擬漫游，實(shí)施道路設(shè)計(jì)圖的可視化交底，并做好效果評估，及時(shí)糾偏。利用BIM的參數(shù)化、可視化模型等特點(diǎn)，對施工資源調(diào)配及進(jìn)度優(yōu)化控制。

4 結(jié)束語

綜上所述，中國的城市化發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來越受到重視。由于城市空間有限，使得城市道路設(shè)計(jì)中對于空間合理利用成為需要重視的問題。除了道路設(shè)計(jì)之外，地下空間也被充分利用起來。在城市道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，就是將這種技術(shù)的優(yōu)勢充分利用，使得道路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了立體化，而且會(huì)產(chǎn)生透視感，從BIM軟件的功能上來看，其還具備多元信息的儲存功能，將城市道路結(jié)構(gòu)特征呈現(xiàn)出來。特別是在城市道路設(shè)計(jì)中所涉及到的建模參數(shù)、所利用的標(biāo)準(zhǔn)化模塊，以及項(xiàng)目模型和數(shù)據(jù)等等都存儲在可以在BIM產(chǎn)品庫重復(fù)利用，為城市道路的設(shè)計(jì)管理提供技術(shù)條件。

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