BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計階段的應(yīng)用

李雄雄

甘肅和誠工程咨詢設(shè)計有限公司，甘肅 蘭州 730000

在市政道路設(shè)計中，BIM技術(shù)的應(yīng)用存在一定特點，如模擬效果強、優(yōu)化作用強、協(xié)調(diào)效果好等，基于BIM技術(shù)的道路中心線繪制、道路建模等均能夠證明這一點。為了更好地滿足城市化建設(shè)需要，BIM技術(shù)的科學應(yīng)用必須得到市政道路設(shè)計相關(guān)人員的重視。

1 市政道路設(shè)計階段BIM技術(shù)的應(yīng)用路徑

1.1 地形圖處理

BIM技術(shù)可用于市政道路設(shè)計圖紙的處理，這種處理能夠直觀展示設(shè)計圖，使施工精確度得到更好的保障。在市政道路工程中，勘測單位一般會提供二維圖紙和三維圖紙，兩種圖紙在高程點設(shè)置方面存在差異，前者采用實際高程點，后者采用實際工程高度，但兩種圖紙均存在精度方面的缺陷，而在應(yīng)用BIM技術(shù)進行處理后，這種缺陷能夠得到有效彌補，有利于施工的順利開展[1]。

1.2 道路中心線繪制

繪制道路中心線屬于市政道路設(shè)計的重要組成部分，多方面因素均可能對道路中心線繪制造成影響，因此必須設(shè)法全面了解相關(guān)影響因素。在BIM技術(shù)支持下，設(shè)計人員能夠模擬繪制市政道路中心線，通過實景模擬實驗，即可保證問題的及時發(fā)現(xiàn)和針對性處理。此外，BIM技術(shù)還能夠在實驗過程中通過立體形式展現(xiàn)市政道路中心線，市政道路設(shè)計能夠由此順利地開展[2]。

1.3 道路縱、橫斷面設(shè)計

道路縱、橫斷面設(shè)計屬于市政道路設(shè)計的重點內(nèi)容，傳統(tǒng)設(shè)計以原地面為依據(jù)，并通過拉線方式對生成的文件進行調(diào)整，這種設(shè)計很容易引發(fā)相符度相關(guān)問題。在應(yīng)用BIM技術(shù)的過程中，可直接應(yīng)用三維立體設(shè)計方案，后期修改設(shè)計方案的效率能夠得到提升，還可及時發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)計問題，直觀展示設(shè)計成果，提高設(shè)計質(zhì)量。

1.4 道路建模設(shè)計

BIM技術(shù)的應(yīng)用可實現(xiàn)市政道路三維模型建設(shè)，這一過程中設(shè)計人員能夠更直觀了解市政道路縱斷面和橫斷面的匹配情況。基于道路的實際情況，BIM技術(shù)支持下的市政道路設(shè)計還能夠靈活進行調(diào)整，這種直觀的設(shè)計具備較高實用和推廣價值，使更明顯的設(shè)計意圖展示、精確度更高的工程量計算、更準確的模擬分析、更強的協(xié)同效果成為可能[3]。

2 實例分析

2.1 工程概況

以某市政道路工程為例，該工程主線道路屬于雙向6車道的城市快速路，道路紅線寬、設(shè)計全長分別為40～60m、2950m，包括2461m長的高架橋段。工程輔道屬于雙向6車道的城市次干道，道路紅線寬、設(shè)計全長分別為60m、1288m。工程屬于典型的拓寬改造項目，現(xiàn)狀道路存在35m寬的路基。

2.2 模型構(gòu)建

在BIM技術(shù)的應(yīng)用中，案例市政道路工程實現(xiàn)了BIM技術(shù)的全面應(yīng)用，在施工指導(dǎo)等方面，技術(shù)的應(yīng)用價值充分發(fā)揮，這種價值在工程量統(tǒng)計核算等方面也有著直觀體現(xiàn)。具體采用的軟件包括Open Bridge Modelr、Microstation、Power Civil等，使道路建模、橋梁建模、附屬設(shè)施建模需求得以滿足，結(jié)構(gòu)工程、路橋模型工程等環(huán)節(jié)的計量工作也得以高效、高質(zhì)開展。

在創(chuàng)建地形環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)二維設(shè)計會導(dǎo)致市政道路周邊的現(xiàn)狀道路、建筑、景觀等環(huán)境元素無法直觀展示，因此案例工程的實景模型建設(shè)引入傾斜攝影技術(shù)，三維地形因此實現(xiàn)清晰表達，工程周邊真實環(huán)境得以完整展示；進行道路建模、深化道路設(shè)計時，具體涉及縱斷面、中心線等方面，能夠順利實現(xiàn)實時工程量統(tǒng)計，道路共享BIM模型可滿足排水、綠化等其他專業(yè)的設(shè)計需要，道路專業(yè)更新能夠同時結(jié)合其他BIM模型進行，道路設(shè)計任務(wù)由此得以快速完成；橋梁建模應(yīng)用參數(shù)化布跨方法，現(xiàn)有設(shè)計資料需要在其中得到充分應(yīng)用，各專業(yè)的BIM模型也需要融入其中，以此逐步開展橋梁方案設(shè)計和BIM模型建立，模型整合與分析需要在前期建立的BIM模型上進行，需同時結(jié)合基礎(chǔ)資料，以此實現(xiàn)模型設(shè)計的進一步深化，這一過程需關(guān)注聯(lián)動更新的道路橋梁布跨和平縱設(shè)計；附屬設(shè)施創(chuàng)建負責完成交通標牌、路燈、聲屏障等設(shè)施設(shè)計，同時要建立項目標準化族庫，該工程創(chuàng)建的總裝模型如圖1所示。

圖1 基于BIM技術(shù)的總裝模型

2.3 設(shè)計應(yīng)用

在案例市政道路工程的具體設(shè)計中，BIM技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下四個方面：

（1）正向設(shè)計出圖。二維圖紙在較為復(fù)雜三維構(gòu)筑物的設(shè)計意圖展示方面存在不足，這會對施工的順利開展造成一定制約，也可能出現(xiàn)設(shè)計與施工偏離的情況。在BIM技術(shù)的支持下，案例市政道路工程中的立體構(gòu)筑物得以直觀展現(xiàn)，設(shè)計意圖能夠通過BIM模型更好地傳達給施工人員，施工與設(shè)計間的溝通障礙被打破，在BIM技術(shù)正向設(shè)計出圖支持下，設(shè)計意圖通過三維方式得到較好展現(xiàn)，設(shè)計思路傳遞也使案例工程中大多數(shù)構(gòu)造的正式設(shè)計出圖問題得到有效解決。

（2）碰撞檢查。在BIM技術(shù)支持下，設(shè)計人員通過疊加整合橋梁、管線、道路等專業(yè)的BIM模型，位置關(guān)系檢查的直觀程度、效率和質(zhì)量均大幅度提升，設(shè)計人員還在軟件的支持下全面、快速發(fā)現(xiàn)了各類碰撞問題，這使得設(shè)計質(zhì)量進一步提升，如通過對比相關(guān)模型，設(shè)計中的管道與鋼筋碰撞得以有效核查，相關(guān)設(shè)計問題規(guī)避、施工的順利開展均獲得支持。

（3）復(fù)核工程量。對比二維施工圖和BIM三維模型中揭示的工程量可以發(fā)現(xiàn)，案例市政道路工程中的橋梁專業(yè)、道路專業(yè)分別存在1%、2%左右的工程量誤差。

（4）凈空視距檢查。基于具備可視化特點的BIM三維模型，BIM技術(shù)能夠用于行車視角視距區(qū)域模擬，可由此科學開展視距范圍內(nèi)障礙物復(fù)核，具體的道路視距分析采用Open Roads軟件，案例市政道路工程橋梁布跨和道路線型方案的優(yōu)化調(diào)整得以順利實現(xiàn)。

BIM技術(shù)在案例市政道路工程的施工中的深入應(yīng)用，這種應(yīng)用可以視作設(shè)計層面的延伸，而隨著在工程全生命周期內(nèi)的應(yīng)用，BIM技術(shù)的價值還能夠得到更好的發(fā)揮。通過征地拆遷復(fù)核，將地形圖與BIM模型疊加，道路紅線范圍、征地拆遷、用地情況得以直觀復(fù)核，傾斜攝影的價值也能夠更好發(fā)揮，這為設(shè)計方案優(yōu)化和投資節(jié)約提供了一定依據(jù)。在具體的放樣環(huán)節(jié)，BIM技術(shù)同樣具備較高的應(yīng)用價值，這種應(yīng)用主要體現(xiàn)在GIS坐標供給方面，其能夠為相關(guān)設(shè)計和計算提供依據(jù)，施工指導(dǎo)獲得充足依據(jù)，在同類工程中這種應(yīng)用也較為普遍。通過疊加三維實景和BIM模型，能夠較好地復(fù)核現(xiàn)狀與設(shè)計相結(jié)合的情況，這對于提高設(shè)計和放樣精度、規(guī)避重大失誤具有重要意義。

2.4 難點與創(chuàng)新點

在基于BIM技術(shù)的市政道路工程設(shè)計案例實踐中，文章研究采用的軟件具備較高的實用性，能夠滿足具體應(yīng)用需要，BIM技術(shù)直觀展示的設(shè)計成果也能夠證明這一點，在工程設(shè)計建模支持下，設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量更高，能夠更好地提供可視化指導(dǎo)，滿足現(xiàn)場施工需要。橋梁的參數(shù)化布跨和參數(shù)化建模能夠有效規(guī)避反復(fù)建模問題，BIM模型能夠自動適應(yīng)方案調(diào)整，提高工作效率，節(jié)省工作時間。案例市政道路工程采用BIM正向設(shè)計方法，同時引入了三維傾斜攝影技術(shù)，這使得BIM技術(shù)在市政道路橋梁工程中的應(yīng)用路徑得以明確，同時不斷推進BIM族庫的建立健全，BIM技術(shù)即可更好地在市政道路工程的設(shè)計與施工中發(fā)揮自身優(yōu)勢。

3 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計階段的應(yīng)用價值較高，這在研究中已經(jīng)得到直觀證明。為了更好地滿足市政道路設(shè)計需要，研究人員在研究BIM技術(shù)的深入應(yīng)用時，還需要關(guān)注二維設(shè)計弊端的克服、BIM-5D工程量的統(tǒng)計及BIM平臺的二次開發(fā)等方面。