基于BIM技術(shù)下的市政道路優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

高 笙

(重慶大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司，重慶 400030)

0 前 言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，市政道路設(shè)計(jì)對(duì)城市整體規(guī)劃的作用越來越重要。市政道路建設(shè)的最終目的就是服務(wù)城市居民，所以，其建設(shè)質(zhì)量會(huì)直接影響城市居民的生活和工作[1]。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式在實(shí)際建設(shè)中出現(xiàn)了一些問題，為了保證城市建設(shè)的有序性，減少設(shè)計(jì)變更與管理難度，應(yīng)引入BIM設(shè)計(jì)模式以求提高市政道路的建設(shè)質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)其實(shí)就是一種道路的信息模型技術(shù)，它是利用三維數(shù)字技術(shù)將所構(gòu)建的道路信息變?yōu)楦庇^的數(shù)字化模型，通過BIM技術(shù)對(duì)各節(jié)點(diǎn)、道路進(jìn)行仿真分析及三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的精細(xì)化、系統(tǒng)化、模塊化及可視化，讓各環(huán)節(jié)的施工和設(shè)計(jì)方式、設(shè)計(jì)理念、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等得到優(yōu)化，使我國(guó)的道路行業(yè)得到更為信息化、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)化的發(fā)展。

2 總體設(shè)計(jì)優(yōu)化

在進(jìn)行市政道路設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，施工階段的場(chǎng)地規(guī)劃至關(guān)重要。在以往的場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)中，通常根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析設(shè)計(jì)，其分析流程及結(jié)果缺乏一定的科學(xué)性。將BIM技術(shù)有效地應(yīng)用到施工階段的場(chǎng)地規(guī)劃中，可以讓其規(guī)劃更直觀化及立體化，施工階段場(chǎng)地上各個(gè)施工點(diǎn)的布置效率得到提高，不僅如此，還能更為充分地考慮到各階段的施工場(chǎng)地應(yīng)該如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換，杜絕出現(xiàn)場(chǎng)地重復(fù)布置的情況發(fā)生。在應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃模擬時(shí)，將地形導(dǎo)入至BIM軟件中，然后依照標(biāo)高方格網(wǎng)對(duì)市政道路現(xiàn)場(chǎng)的排水系統(tǒng)、標(biāo)高系統(tǒng)等進(jìn)行提前規(guī)劃，并按照土方平衡的原則減少或避免地挖及填方[2]。通過BIM技術(shù)軟件中的GIS系統(tǒng)，還能對(duì)市政道路的整體布局進(jìn)行優(yōu)化，讓分析不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)量較大等問題得到更好的解決。此外，利用BIM技術(shù)軟件，能更好地模擬出市政道路的整體空間，對(duì)車輛情況進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估及分析，對(duì)車道組件進(jìn)行有效搭配，讓市政道路設(shè)計(jì)更具智能化及精準(zhǔn)化。

3 重難點(diǎn)及細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 優(yōu)化臨時(shí)施工道路

項(xiàng)目實(shí)際施工的時(shí)候，施工現(xiàn)場(chǎng)的施工車輛和施工人員較多，如果施工材料堆放在臨時(shí)通道，那么就可能導(dǎo)致交通擁堵，給施工現(xiàn)場(chǎng)帶來巨大的安全隱患，不利于施工現(xiàn)場(chǎng)安全文明的保證。應(yīng)用BIM技術(shù)可以體現(xiàn)具體的施工效果，然后對(duì)碰撞以及布局進(jìn)行檢查和調(diào)整，按照具體的方案要求設(shè)計(jì)科學(xué)的、合理的道路施工方案。例如，某產(chǎn)業(yè)園工程總建筑面積37.7萬m2，具體涵蓋15棟標(biāo)準(zhǔn)化廠房和1棟綜合辦公樓，在開展施工前所有綜合管網(wǎng)需要提前預(yù)埋。但是該項(xiàng)目施工場(chǎng)地較為狹窄，給施工材料的堆放、道路的布置、施工平面的管理以及文明施工帶來了巨大的難度。在開展道路施工之前，應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬和深入分析，找出施工計(jì)劃中所存在的問題，及時(shí)進(jìn)行整改和優(yōu)化，保證優(yōu)化后的施工計(jì)劃滿足實(shí)際施工需求。

3.2 交叉口的優(yōu)化設(shè)計(jì)

以某條道路工程為實(shí)例，該道路的交叉口位于交通量和人流量較大的區(qū)域。該交叉路口其標(biāo)準(zhǔn)路段線寬為42 m，車道的寬度設(shè)計(jì)為26 m，道路為主干線，設(shè)計(jì)速度是50 km/h，在設(shè)計(jì)上存在機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人路權(quán)分配不合理的情況。由于道路交叉口存在著明顯的交通擁堵問題，所以降低了車輛的通行效率。應(yīng)用BIM軟件進(jìn)行模擬仿真分析，以優(yōu)化交通和提高車輛通行量，緩解交通擁堵問題的發(fā)生。

1)進(jìn)行三維建模分析。三維建模的流程為：地形生成→道路平縱橫設(shè)計(jì)→交叉口渠化設(shè)計(jì)→交通設(shè)施及信號(hào)燈設(shè)計(jì)→基于交通分析的仿真分析→優(yōu)化調(diào)整

2)利用BIM模擬改進(jìn)方案。完成三維建模后，通過合理的調(diào)配和整改獲得最佳的道路施工方案。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，交叉口左轉(zhuǎn)通行車輛數(shù)量較多，如果不加以整改和調(diào)整，交通擁堵就會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，情況嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)延伸到下一個(gè)交叉口，最終導(dǎo)致整個(gè)區(qū)域的交通出現(xiàn)癱瘓。以增加左轉(zhuǎn)車道為前提，設(shè)置轉(zhuǎn)彎等待區(qū)以避免發(fā)生行車延誤，保證所有的車輛都可以在一個(gè)信號(hào)燈的周期內(nèi)完成通行。優(yōu)化后經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，交叉口左轉(zhuǎn)的通行能力明顯好轉(zhuǎn)，極大程度地緩解了行車延誤情況的發(fā)生。利用BIM軟件進(jìn)行模擬分析得出最為合理的調(diào)整方案，有效解決了以上問題。另外，在道路口利用時(shí)間分離和空間分離徹底解決交叉口的沖突問題。在信號(hào)燈未出現(xiàn)之前，充分發(fā)揮BIM模擬技術(shù)的功能優(yōu)化信號(hào)燈，降低車輛的排隊(duì)時(shí)間，具體如圖1所示。

圖1 交叉口改造方案

3.3 道路路基優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)擋土墻的碰撞問題進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。通過BIM技術(shù)建立相應(yīng)的模型，了解項(xiàng)目的具體信息。某工程在開展項(xiàng)目實(shí)際施工前發(fā)現(xiàn)一號(hào)線的擋土墻可能存在碰撞隱患，這類隱患一旦發(fā)生就會(huì)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的施工質(zhì)量和進(jìn)度造成影響。利用BIM技術(shù)進(jìn)行分析，繼而提出最為有效地解決方案。同時(shí)，對(duì)擋土墻的邊緣位置進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，避免擋土墻的施工對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生過大的影響。在設(shè)計(jì)擋土墻的過程中充分發(fā)揮BIM軟件的建模功能，構(gòu)建擋土墻模型，然后在軟件平臺(tái)上計(jì)算、設(shè)計(jì)和優(yōu)化擋土墻的穩(wěn)定性。完成BIM三維地質(zhì)模型的建立后，根據(jù)距離的理論對(duì)擋土墻的相關(guān)部件進(jìn)行優(yōu)化，獲得最佳的擋土墻BIM模型。這里需要注意的是，作為線構(gòu)建，擋土墻在應(yīng)用的過程中必須利用空間基線來輔助裝配，然后通過軟件進(jìn)行模擬和驗(yàn)算，繼而得出最佳的施工設(shè)計(jì)方案。

3.4 優(yōu)化管網(wǎng)

市政道路存在雨水、污水、給水、電力、燃?xì)狻⑼ㄐ诺榷喾N復(fù)雜管線，均為地下隱蔽工程，涉及多專業(yè)協(xié)調(diào)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下碰撞檢查工作量大且容易出現(xiàn)紕漏。BIM技術(shù)的有效應(yīng)用可以讓設(shè)計(jì)人員通過3D模擬技術(shù)，對(duì)管網(wǎng)施工完成后的排布情況進(jìn)行提前模擬，提高管網(wǎng)施工安排的合理性。

1)利用BIM技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)思路。BIM技術(shù)具有明顯的可視化特點(diǎn)，可以從專業(yè)的角度對(duì)碰撞問題進(jìn)行分析，另外還可以滿足項(xiàng)目實(shí)用性和美觀性的要求[3]。另外，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以徹底消除管線碰撞同時(shí)預(yù)留套管。在開展項(xiàng)目實(shí)際施工的過程中，為了避免雨水管道和其他管道發(fā)生沖突，可以適當(dāng)加深雨水管道的埋設(shè)深度。

2)BIM技術(shù)還具有較為明顯的可視化和優(yōu)化功能，以明確施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況為基礎(chǔ)對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，移動(dòng)相應(yīng)的管道，對(duì)管道進(jìn)行合理的裝飾，進(jìn)一步提高項(xiàng)目的美觀性。在后續(xù)施工的過程中，充分發(fā)揮BIM技術(shù)虛擬建造的功能，對(duì)原有的管網(wǎng)和市政管網(wǎng)進(jìn)行模擬，對(duì)不合理的位置進(jìn)行分析，采取有效的措施加以解決。利用BIM技術(shù)對(duì)管線完成施工后的實(shí)際排布情況進(jìn)行模擬，然后配合應(yīng)用專業(yè)的施工圖對(duì)設(shè)備管線的實(shí)際情況進(jìn)行分析，具體如圖2所示。在整個(gè)過程中，根據(jù)系統(tǒng)的差異性開展差異性分析，為了降低后續(xù)的調(diào)整難度，應(yīng)該本著自上而下順序開展實(shí)際施工，只有這樣才能有效避免管線的沖突問題。

圖2 BIM市政道路管網(wǎng)模擬圖

4 結(jié)束語

隨著城市化進(jìn)程的加快，市政道路的建設(shè)模式及建設(shè)需求發(fā)生了巨大變化，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)施工模式也應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化以滿足現(xiàn)代城市建設(shè)的需要。本文主要對(duì)該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行了詳盡的敘述，旨在為BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供借鑒和參考，繼而提高道路工程質(zhì)量，保證施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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