論BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用

史玉保 王加練

（云南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，云南昆明 650228）

在城市化建設(shè)進(jìn)程之中，建設(shè)市政道路的復(fù)雜性日益增大，不僅需要對(duì)方案的可行性加以考慮，同時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)效益。BIM技術(shù)引入市政道路設(shè)計(jì)，可以滿足市政道路優(yōu)化設(shè)計(jì)的需求，在設(shè)計(jì)方面盡可能減少錯(cuò)誤，提升建設(shè)方案的合理性。BIM技術(shù)擁有可視化、協(xié)同設(shè)計(jì)與模擬性等優(yōu)勢(shì)，通過建立模型可以滿足信息的集成與模型共享要求，最終促成市政道路設(shè)計(jì)科學(xué)性的全面提升。

1.BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

1.1 協(xié)同效果較好

市政道路工程建設(shè)復(fù)雜性在不斷提高，道路建設(shè)標(biāo)也準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，使得道路設(shè)計(jì)難度進(jìn)一步加大。目前，設(shè)計(jì)市政道路時(shí)不能完全依賴人員單獨(dú)完成，離不開專業(yè)人員的配合、支持，這樣才能夠確保設(shè)計(jì)市政道路的效果達(dá)到預(yù)期?；谝酝亩S設(shè)計(jì)，不同專業(yè)的人員依靠分圖層與復(fù)制來(lái)精心制作，或是在協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)平臺(tái)合作。這種合作模式受到層次較低的協(xié)同合作的限制，無(wú)法滿足各個(gè)專業(yè)深層次的合作。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)使用傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)，需要落實(shí)交叉口設(shè)計(jì)、公交車站設(shè)計(jì)等工作，基于不同分項(xiàng)工程的一系列關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，單純整合又容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。對(duì)BIM技術(shù)的有效應(yīng)用就可以通過模型來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)同合作，保證道路設(shè)計(jì)與預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)和要求相符[1]。

1.2 凸顯設(shè)計(jì)效果

使用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)市政道路，利用建模的辦法可以將每一個(gè)設(shè)計(jì)步驟展示出來(lái)，能夠針對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)加以關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)在關(guān)聯(lián)之后也方便查找，然后基于實(shí)際的需求做出調(diào)整。查找信息時(shí)也無(wú)需反復(fù)輸入，可以自動(dòng)地修改數(shù)據(jù)和保存數(shù)據(jù)，促進(jìn)設(shè)計(jì)效率與精確度的提高。市政道路設(shè)計(jì)中，如果采用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)手段，僅僅依靠二維平面來(lái)呈現(xiàn)三維空間，就可能導(dǎo)致三維數(shù)據(jù)的丟失。這樣的設(shè)計(jì)手段可能會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)精準(zhǔn)性帶來(lái)影響，導(dǎo)致解讀時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行三維建模，就能夠體現(xiàn)出三維數(shù)據(jù)，進(jìn)而確保準(zhǔn)確地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。

2.BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 地形處理

在市政道路設(shè)計(jì)中，地形處理作為基礎(chǔ)，使用BIM技術(shù)后全部?jī)?nèi)容都基于地形數(shù)據(jù)資料進(jìn)行數(shù)字地面模型的構(gòu)建。通過對(duì)市政道路工程相關(guān)地形數(shù)據(jù)的全面使用，完成三維地形圖的構(gòu)建，然后利用Geo Station、Open Bridge Modeler等軟件，就能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)筑物數(shù)據(jù)、標(biāo)高數(shù)據(jù)、等高線數(shù)據(jù)等對(duì)應(yīng)的格式轉(zhuǎn)換，據(jù)此構(gòu)建相應(yīng)的地形三維曲面。之后利用三維可視化工具，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地形地貌、控制因素等的實(shí)時(shí)查看。另外，在市政道路設(shè)計(jì)初期階段，借助BIM技術(shù)系統(tǒng)地分析設(shè)計(jì)重難點(diǎn)，并在設(shè)計(jì)之中解決，以此來(lái)提升市政道路設(shè)計(jì)效率。

傳統(tǒng)的二維地形圖高程點(diǎn)一般都通過0進(jìn)行設(shè)置，實(shí)際的高度則通過數(shù)字在地形圖旁邊標(biāo)注。但是對(duì)于三維地形圖而言，就會(huì)通過明確的數(shù)字來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的標(biāo)注，利用Z標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)高程坐標(biāo)點(diǎn)的表示。通過BIM技術(shù)的合理使用，在具體的三維地形圖處理之后，其步驟如下：首先，將軟件圖層管理打開，進(jìn)行冷處理與除開高層點(diǎn)、外圖層的反向選擇操作。其次，做好曲面功能創(chuàng)建，然后設(shè)定好高程點(diǎn)。最后，針對(duì)全部的高程點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理，通過創(chuàng)建曲面來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的分析與查看。

2.2 道路設(shè)計(jì)

將BIM技術(shù)應(yīng)用于道路設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)道路平面、縱斷面與橫斷面等，在實(shí)際應(yīng)用中這幾個(gè)方面設(shè)計(jì)內(nèi)容相互嵌套與制約，可以確保都交互設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的共通，滿足分項(xiàng)內(nèi)容的集中控制要求，從而滿足均衡狀態(tài)之后應(yīng)用路基、邊坡模板形成設(shè)計(jì)道路模型的要求。在具體的設(shè)計(jì)中，主要包含了數(shù)字地面模型實(shí)體、縱斷面拉坡面實(shí)體、路中線實(shí)體、邊坡模板等。在實(shí)體之間的嵌套關(guān)系主要是包含了縱斷面實(shí)體與路中線實(shí)體關(guān)聯(lián)、路中線實(shí)體和數(shù)字地面模型實(shí)體關(guān)聯(lián)、道路模型和所有實(shí)體關(guān)聯(lián)[2]。

在設(shè)計(jì)市政道路時(shí)使用BIM技術(shù)手段，可以獲取對(duì)應(yīng)的地形數(shù)據(jù)，這樣也可以通過數(shù)據(jù)反饋設(shè)計(jì)縱斷面的實(shí)體，為縱斷面設(shè)計(jì)提供可靠的理論指導(dǎo)、數(shù)據(jù)支撐。與此同時(shí)，注意監(jiān)控市政道路的重點(diǎn)路段的橫斷面戴帽現(xiàn)狀，一旦發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不匹配，就要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?。如果與實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)差異較小，就可以通過縱斷面實(shí)體的修改，達(dá)到相同的目的。使用了BIM技術(shù)，就能夠?qū)崟r(shí)更新斷面監(jiān)測(cè)，以此來(lái)獲取斷面戴帽情況，發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候及時(shí)處理，減少后期修改次數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效果的提升。分析BIM技術(shù)的使用和道路設(shè)計(jì)實(shí)體之間的關(guān)系，具體如圖1所示。

圖1 BIM技術(shù)應(yīng)用與各實(shí)體之間的關(guān)系圖

2.3 地下管線綜合設(shè)計(jì)

在市政道路下方往往存在電力管線、照明電纜、熱力管線、燃?xì)夤芫€等，為了避免地下管線受到破壞，在施工范圍內(nèi)各個(gè)專業(yè)都要求做好管線豎向高程以及平面位置等對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)處理。使用BIM技術(shù)則能針對(duì)地下管線的分布進(jìn)行三維可視化模擬，掌握實(shí)際情況。利用Magi CAD軟件完成地下管線建模操作，再與不同管線對(duì)應(yīng)的施工圖紙結(jié)合，形成合理的規(guī)劃；在具體建模中基于基本的“大管讓小管，自上而下”順序，降低管道改建與調(diào)整的難度；在建模完成之后做好對(duì)應(yīng)的交叉碰撞檢查，基于實(shí)際的檢查結(jié)果合理調(diào)整管線[3]。

在道路預(yù)留預(yù)埋設(shè)計(jì)中，基于BIM技術(shù)落實(shí)對(duì)預(yù)留孔洞具體位置的精準(zhǔn)定位，按照設(shè)計(jì)、模擬、分析的基本思路實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的施工情況表達(dá)。同時(shí)基于多專業(yè)進(jìn)行隔離設(shè)計(jì)，在BIM軟件之中就可以實(shí)現(xiàn)具體分解結(jié)果的模擬，然后有針對(duì)性地解決，以此來(lái)提升設(shè)計(jì)效果，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，最終留下充裕時(shí)間進(jìn)行工程建設(shè)施工。針對(duì)地下綜合管線設(shè)計(jì)中BIM的應(yīng)用。

2.4 道路中心線繪制

針對(duì)市政道路設(shè)計(jì)而言，對(duì)于道路中心線繪制的整體效果和道路設(shè)計(jì)的整體效果之間還存在一定的關(guān)聯(lián)性。但是在具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，因?yàn)楦鞣N因素的因素，就可能會(huì)在一定程度上直接影響到中心線繪制的準(zhǔn)確性。為了能夠保障繪制中心線與預(yù)期的要求能夠相互地匹配起來(lái)，在實(shí)際的繪制之前，就需要針對(duì)其限制性的因素問題加以分析，并且按照相應(yīng)的規(guī)定要求，能夠針對(duì)線位進(jìn)行擬合處理，能夠針對(duì)其相關(guān)的半徑、曲線長(zhǎng)度等因素做出科學(xué)的調(diào)整、控制。通過BIM技術(shù)具體的分析與應(yīng)用中，在設(shè)計(jì)的初期階段就能夠控制中心線，這樣才能夠在3D圖形之中將中心線的位置明確，然后插入中心線。如果需要進(jìn)行中心線的更換，還需要結(jié)合實(shí)際的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，直接將3D地形圖作為基礎(chǔ)，從而將中心線直接轉(zhuǎn)化成為多段線。針對(duì)路線的創(chuàng)建，就可以通過對(duì)應(yīng)功能的尋找，然后再將其執(zhí)行下去，最終在輸入欄將需要?jiǎng)?chuàng)建的線路都輸入進(jìn)去，匹配市政道路的設(shè)計(jì)要求。

3.結(jié)語(yǔ)

城市化建設(shè)進(jìn)程正在持續(xù)加快，市政道路建設(shè)數(shù)量、施工規(guī)模等日益提升，使得市政道路設(shè)計(jì)難度進(jìn)一步提升。為了滿足市政道路設(shè)計(jì)效果與質(zhì)量的全面提升，BIM技術(shù)的應(yīng)用效果是非常明顯的，助推市政道路設(shè)計(jì)事業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。