BIM技術(shù)在市政道路工程中的應用研究

王少華

北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京 100082

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)憑借其可視化、協(xié)調(diào)性及模擬性等特征，得到了國內(nèi)眾多設(shè)計師的青睞[1]。以鴻業(yè)路易、CNCCBIM Open-Roads為代表的專業(yè)道路設(shè)計軟件促進了傳統(tǒng)市政道路設(shè)計的改革。在建設(shè)項目的設(shè)計過程中，BIM技術(shù)提供了從方案設(shè)計階段到施工圖設(shè)計階段的解決方案，并且能夠建立符合當前應用場景精度的模型。BIM技術(shù)在建筑行業(yè)引起了一場革命，推動了傳統(tǒng)二維設(shè)計向三維設(shè)計轉(zhuǎn)變的進程[2-3]。

2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢

（1）成果直觀體現(xiàn)。市政項目中涉及道路、橋梁、交通、給排水、電氣、管廊及園林等眾多專業(yè)。對于舊路改造工程，還需要考慮對交通、現(xiàn)有建筑及專業(yè)設(shè)施的影響[4]，特別是近年來，越來越多的復雜工程開始出現(xiàn)，給傳統(tǒng)的市政設(shè)計帶來了更多的挑戰(zhàn)，BIM技術(shù)憑借著強大的三維展示功能，可以很直觀地將設(shè)計成果展現(xiàn)出來，讓設(shè)計人員及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計不足和紕漏，避免設(shè)計問題的產(chǎn)生。

（2）專業(yè)配合度高。在復雜項目中，眾多專業(yè)之間配合困難，導致返工現(xiàn)象嚴重。應用BIM技術(shù)則有利于解決專業(yè)配合問題，可將不同專業(yè)的設(shè)計成果整合到同一個平臺中，通過碰撞檢查，解決不同專業(yè)之間的設(shè)計沖突[5]。同時，BIM模型具有關(guān)聯(lián)性，模型中的部分參數(shù)經(jīng)過修改后，整個模型及圖紙信息都會同步更新，提高了設(shè)計效率。

（3）模擬分析能力強。BIM技術(shù)具有強大的模擬分析功能。在設(shè)計階段，可以通過模型對道路的視距、照明方案及行車舒適性進行模擬，優(yōu)化設(shè)計，選取最佳的設(shè)計方案；在施工階段，可以通過模型進行施工全流程模擬，提前把控施工中的重難點，在施工之前及時發(fā)現(xiàn)潛在的危險和困難，顯著縮短項目施工周期，節(jié)省施工成本，保障工程質(zhì)量[6]。

（4）精確計算工程量。在市政道路工程中，工程量計算對工程造價有直接影響。在傳統(tǒng)的設(shè)計模式下，在復雜的市政工程中，通過二維圖紙計算工程量較為困難，且容易產(chǎn)生較大的誤差，而通過應用BIM技術(shù)，在完成模型創(chuàng)建后可以根據(jù)模型信息快速生成工程量清單，對成本進行分析并加以控制。BIM技術(shù)的應用提高了工程量統(tǒng)計的速度，保證了數(shù)據(jù)的可靠性，加快了設(shè)計進度。

3 BIM技術(shù)在市政道路工程中的應用

3.1 在初步設(shè)計階段中的應用

在道路初步設(shè)計階段時，常用的是鴻業(yè)路易軟件。鴻業(yè)路易設(shè)計系統(tǒng)保留了現(xiàn)有的道路設(shè)計流程和習慣，在二維圖紙上進行設(shè)計。軟件集成了國內(nèi)的眾多規(guī)范，當平曲線和豎曲線設(shè)計不合理時會智能提醒。軟件還可以快速計算設(shè)計道路的土方挖填量及道路路面工程數(shù)量表。完成設(shè)計后可以直接快速生成道路模型，軟件還提供了交通設(shè)施、安全設(shè)施的自動設(shè)計和建模，快速生成道路標線及標牌。拖拽式邊坡設(shè)計、快速建模、模型和圖表聯(lián)動、快速查看三維模型等一系列強大的功能，降低了設(shè)計強度。

3.2 在施工圖設(shè)計階段中的應用

CNCCBIM OpenRoads軟件在施工圖設(shè)計階段得到了廣泛的應用。軟件擁有強大的模板自定義功能和參數(shù)控制功能，可以完成任意復雜道路模型的創(chuàng)建。BIM技術(shù)在施工設(shè)計階段發(fā)揮的作用包含以下兩個方面。

（1）直觀地展示設(shè)計意圖。在傳統(tǒng)的市政道路設(shè)計過程中，通過二維的方式展示三維空間，設(shè)計人往往很難準確、全面地闡釋設(shè)計意圖。特別對于復雜的項目，非專業(yè)人員很難通過二維圖紙理解設(shè)計意圖，甚至可能理解錯誤。

（2）解決專業(yè)間設(shè)計沖突。近些年來隨著市政項目規(guī)模的擴大，設(shè)計難度越來越高，道路設(shè)計逐漸變得更具有系統(tǒng)性，BIM技術(shù)將不同專業(yè)的設(shè)計成果整合到一個平臺上，不同專業(yè)的人員協(xié)同進行設(shè)計，提高了條件傳遞的效率，平臺也可以很方便地檢查出不同專業(yè)設(shè)計之間的沖突。

3.3 在道路施工階段中的應用

（1）施工前期準備。通過構(gòu)建施工階段的模型，對設(shè)計成果進行復核，可提前發(fā)現(xiàn)施工圖紙中可能存在的問題；通過施工圖模型精確地統(tǒng)計工程量，復核工程量，對成本進行精確的控制。

（2）施工進度管理。將三維模型導入到BIM平臺，在施工過程中可以有多種應用。通過三維場景模型合理布置場地、確定施工材料的入場時間和堆放位置，以及科學地安排人力、物力，強化進度管控能力。通過將施工完成的情況準確、及時地輸入管理平臺，實現(xiàn)信息集成和共享，精確控制施工進度。

（3）施工質(zhì)量管理。BIM技術(shù)擁有強大的模擬仿真功能，可以對施工過程的重點工序、工藝進行施工模擬，提前對項目進行直觀精確的了解，把握施工中的重難點，準確識別危大清單，編制危大專項方案，保障項目的施工質(zhì)量和施工人員生命安全。

（4）施工成本管理?；贐IM技術(shù)對工程量的精確控制，可以實現(xiàn)施工材料采購的合理性和透明性，避免材料采購不合理問題。同時，借助BIM管理平臺，可科學布置場地，減少材料和機械的二次搬運和非必要的場地硬化。通過對人力、物力和財力的精確控制，減少施工投入，節(jié)約施工成本。

綜上所述，BIM技術(shù)在施工前期準備階段的應用，可以精確地復核圖紙、工程量。在項目實施階段的應用可以有效地控制建設(shè)進度、提升工程質(zhì)量、降低造價水平。

3.4 在項目運維階段中的應用

項目進行過程中涉及的專業(yè)眾多，在不同的項目階段也有不同精度的模型，模型管理容易混亂，應用BIM平臺有助于更好地管理和使用模型。

（1）在BIM平臺中可以利用模型進行突發(fā)事件的模擬，預測可能發(fā)生的突發(fā)事件，并提前制訂對應的防控措施。

（2）當事故真實發(fā)生時，可以快速查看事故部位的結(jié)構(gòu)形式及周圍的管線、結(jié)構(gòu)等布置情況，給維修方案的制訂提供專業(yè)的參考。

（3）結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對管道、設(shè)備進行信息管理，當?shù)竭_時間節(jié)點時，提醒專業(yè)人員完成檢測、維修、更換設(shè)備等流程。

4 BIM技術(shù)應用展望

雖然現(xiàn)階段BIM技術(shù)在市政道路工程設(shè)計中取得了一定的進展，但在市政工程設(shè)計項目中的推廣仍面臨很多問題，為了將BIM技術(shù)普遍應用于市政道路工程，應注重以下三個方面。

（1）注重專業(yè)人才培養(yǎng)。目前在BIM技術(shù)的應用層面，無論是乙方進行項目設(shè)計還是甲方進行項目驗收，對BIM技術(shù)的使用者水平都提出了更高的要求，而國內(nèi)高校仍缺乏對BIM專業(yè)技術(shù)人才的系統(tǒng)培養(yǎng)體制。BIM技術(shù)的應用對從業(yè)者的工程專業(yè)素養(yǎng)、軟件操作能力、編程邏輯思維和動手能力都提出了較高的要求，而目前在國內(nèi)既了解工程行業(yè)又具有較高編程水平的人才少之又少。

（2）進行深度二次開發(fā)。當現(xiàn)有軟件的功能不能滿足要求時，就需要進行二次開發(fā)，在原有技術(shù)基礎(chǔ)上進行功能拓展、定制修改。通過二次開發(fā)可以優(yōu)化數(shù)據(jù)集成、自動出圖等功能，也可以利用程序來完成煩瑣的重復工作，加快項目的設(shè)計進度。

（3）大力推廣落地應用。BIM技術(shù)只有結(jié)合實際工程項目的需求才能發(fā)揮真正的價值，因此在企業(yè)中落地推廣是關(guān)鍵的一環(huán)。為了在工程項目中積極推廣BIM技術(shù)的應用，首先，管理者應增加專業(yè)人員BIM知識培訓頻次，使專業(yè)人員了解BIM技術(shù)的專業(yè)技能和專業(yè)知識，并在培訓完成后進行考核；其次，建立健全激勵機制，對在培訓和實際項目應用中表現(xiàn)較好的專業(yè)人員進行獎勵表彰，由此推動BIM技術(shù)在項目生產(chǎn)中的應用。

5 結(jié)束語

目前BIM技術(shù)在市政道路工程中的應用仍處于起步階段，在復雜多專業(yè)結(jié)合的工程中已經(jīng)展現(xiàn)出強大的優(yōu)勢，有利于提高建設(shè)質(zhì)量、控制工程成本及縮短工程建設(shè)周期。電腦輔助繪圖終結(jié)了畫板手工繪圖的時代，BIM技術(shù)三維設(shè)計也將逐漸取代二維設(shè)計。新事物的產(chǎn)生往往需要一段時間的適應期，雖然現(xiàn)階段BIM技術(shù)的推廣應用還存在一些問題，但最終會給行業(yè)帶來翻天覆地的變化。