BIM技術(shù)在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

孫坤鵬，馬昌魁

（江蘇東交智控科技集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 211100）

國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，提高了城市整體的發(fā)展水平，也促進(jìn)了道路工程和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的完善。無論是滿足城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，還是緩解城市人口增多帶來的壓力，都必須積極推動(dòng)道路工程建設(shè)，優(yōu)化道路設(shè)計(jì)，從而保證交通出行有效性。把BIM技術(shù)應(yīng)用到道路設(shè)計(jì)當(dāng)中，是目前提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要舉措，同時(shí)也能夠發(fā)現(xiàn)和彌補(bǔ)道路設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的漏洞，發(fā)揮仿真模擬在設(shè)計(jì)工作當(dāng)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，提高設(shè)計(jì)效率與整體質(zhì)量，為打造高水平道路工程提供有力支持。

1 BIM技術(shù)的特征

BIM技術(shù)是建筑信息模型，通過構(gòu)建數(shù)字化三維模型的方式，可以對(duì)項(xiàng)目相關(guān)各方對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營等整個(gè)生命周期的施工方案、進(jìn)度等信息開展有效管理的技術(shù)手段。該技術(shù)的特征包括：一是可視化特征。通過對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行有效運(yùn)用，可以把抽象線條轉(zhuǎn)化成為具體形象的設(shè)計(jì)圖，把原本二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成為三維立體設(shè)計(jì)，進(jìn)而給設(shè)計(jì)人員開展可視化設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持和保障。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)雖也能把線條設(shè)計(jì)用圖形體現(xiàn)出來，不過BIM技術(shù)支持下的可視化是結(jié)合給定數(shù)據(jù)自動(dòng)生成的，能夠獲得更為直觀和立體的視覺反饋。二是協(xié)調(diào)性特征。BIM技術(shù)實(shí)際上是建筑信息模型，能夠?qū)υO(shè)計(jì)單位、施工單位、業(yè)主等關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)。不過傳統(tǒng)方法在協(xié)調(diào)性方面存在一定不足，往往是在出現(xiàn)問題之后才給予一定的解決與補(bǔ)救方案。BIM技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中可以協(xié)調(diào)各方關(guān)系，也能夠提前發(fā)現(xiàn)和總結(jié)容易出現(xiàn)的問題，得到相應(yīng)協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)。三是模擬性特征。BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)仿真模擬，因而借助模型把工程設(shè)計(jì)和施工的相關(guān)情況體現(xiàn)出來。四是共享性特征。在項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)不同專業(yè)人員在施工工序方面是具有差異的，為了促進(jìn)信息的高效率流轉(zhuǎn)交流，就必須確保信息共享路徑順暢。BIM技術(shù)能夠在同樣的模型之下，對(duì)各種信息進(jìn)行有效創(chuàng)建與修正，因而能夠流暢流通于不同參與者，也便于對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且處理問題，保證專業(yè)協(xié)作有效性。五是關(guān)聯(lián)性特征。信息關(guān)聯(lián)性是便于管理者管理項(xiàng)目的有效渠道，通過對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，可以進(jìn)一步密切信息關(guān)聯(lián)性，便于后期的模型修改與調(diào)整。

2 BIM技術(shù)在道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用的意義

在道路設(shè)計(jì)中，為了有效滿足交通發(fā)展要求，助推道路設(shè)計(jì)現(xiàn)代化和信息化，必須根據(jù)設(shè)計(jì)需要靈活應(yīng)用，BIM技術(shù)基于數(shù)字化手段呈現(xiàn)工程項(xiàng)目的功能特征，基于數(shù)字化模型處理方法，促進(jìn)各項(xiàng)指標(biāo)的模塊化以及綜合處理。利用BIM技術(shù)能夠把道路設(shè)計(jì)的有關(guān)數(shù)據(jù)信息保存下來，針對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行整理，以便在模型構(gòu)建和模型調(diào)整中發(fā)揮作用。另外，BIM技術(shù)基于數(shù)據(jù)模型模擬能夠滿足信息溝通共享要求，確保設(shè)計(jì)效率，同時(shí)減少資源投入。在道路設(shè)計(jì)過程中，BIM技術(shù)有著不可替代的應(yīng)用價(jià)值，除了可以滿足多元化信息管理要求之外，還可以通過建設(shè)模型的方式，把控好項(xiàng)目的方方面面，提升資源配置效率，保證道路設(shè)計(jì)的綜合效益。

BIM技術(shù)在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)在以下方面。一是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)算，降低工程成本。依托BIM技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)信息模型，可以在工程預(yù)算階段精準(zhǔn)算出工程量，提升預(yù)算精準(zhǔn)度，并對(duì)同類工程數(shù)據(jù)資料進(jìn)行對(duì)比，提高施工管理效率，減少資源浪費(fèi)，為工程建設(shè)和發(fā)展創(chuàng)造更大價(jià)值。二是做好工程項(xiàng)目管控工作。在工程管理中可以通過運(yùn)用建筑信息模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整合與應(yīng)用，進(jìn)而制定出更加科學(xué)的決策，并借助信息對(duì)比的方式，了解當(dāng)前工程成本情況，防范和處理工程風(fēng)險(xiǎn)，提升工程整體的把控效果。三是滿足虛擬施工要求，落實(shí)協(xié)同管理。在BIM技術(shù)的支持之下，設(shè)計(jì)單位可以憑借三維可視化模型做好虛擬施工，借此分析工程建設(shè)當(dāng)中的問題，發(fā)現(xiàn)道路設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的不足，避免資源浪費(fèi)，確定出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

3 BIM技術(shù)在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 分析地形地勢(shì)

在積極推動(dòng)道路設(shè)計(jì)和BIM技術(shù)整合應(yīng)用的過程中，必須循序漸進(jìn)合理安排各個(gè)施工環(huán)節(jié)，做好3D立體模型設(shè)置，以便為項(xiàng)目基礎(chǔ)分析提供基本平臺(tái)。某路橋三維地質(zhì)模型圖，如圖1所示。

圖1 某路橋三維地質(zhì)模型圖

在模型構(gòu)建環(huán)節(jié)，首先分析地勢(shì)地形環(huán)境與相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)，比如關(guān)鍵地形點(diǎn)高程等信息，以便根據(jù)原始地形開展設(shè)計(jì)規(guī)劃，為BIM技術(shù)有效應(yīng)用打下基礎(chǔ)。BIM技術(shù)在道路設(shè)計(jì)當(dāng)中的運(yùn)用能夠滿足數(shù)據(jù)模擬要求，以便對(duì)施工整體進(jìn)行科學(xué)控制。之后對(duì)道路項(xiàng)目當(dāng)中的各種數(shù)據(jù)資料進(jìn)行整合，構(gòu)建專門的數(shù)據(jù)資源庫，并借助軟件中的整合研究功能，把這些數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到模型當(dāng)中，給設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)提供參考，確保道路工程的順利建設(shè)。依托BIM技術(shù)構(gòu)建地形地勢(shì)模型圖，如圖2所示。

圖2 BIM地形地勢(shì)模型圖

3.2 做好道路設(shè)計(jì)

基于BIM技術(shù)的道路設(shè)計(jì)，應(yīng)該把全景視圖模式的對(duì)應(yīng)參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整優(yōu)化，確定道路設(shè)計(jì)和相應(yīng)等級(jí)的符合程度，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)時(shí)速能否符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。認(rèn)真檢查道路交叉口與轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計(jì)的合理性，之后在整個(gè)道路項(xiàng)目范圍內(nèi)的橋梁、涵洞等進(jìn)行恰當(dāng)標(biāo)注。對(duì)道路工程平面圖和設(shè)計(jì)文件、給排水等專業(yè)符合度情況進(jìn)行全面考核，提前制定出道路實(shí)施規(guī)劃。在縱斷面設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，必須要全方位考慮排水、地形、凈空等要素，由專業(yè)工作人員開展一系列的可行性論證，消除其中存在的風(fēng)險(xiǎn)因素和風(fēng)險(xiǎn)隱患，在高程控制中必須遵照平曲面準(zhǔn)則?？v面設(shè)計(jì)必須考慮交叉口處的限制性因素，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況做好數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而設(shè)計(jì)道路縱斷面。以曲面為參照設(shè)計(jì)道路模型，尤其是要把控好裝配設(shè)計(jì)、平面線位、縱斷面這幾個(gè)部分，利用REVIT、Dynamo等軟件完成精準(zhǔn)建模。BIM技術(shù)能夠滿足復(fù)雜道路工程模型構(gòu)建的要求。比如在公路線路的設(shè)計(jì)過程能夠滿足路線互通設(shè)計(jì)、交叉點(diǎn)等相對(duì)復(fù)雜的要求（如圖3所示為某公路互通設(shè)計(jì)）。在橋梁工程施工當(dāng)中通過對(duì)BIM技術(shù)的有效運(yùn)用化解橋梁橫斷面上的橫坡、沿線路上變化超高難題。除此以外，運(yùn)用BIM技術(shù)還能夠立足施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況建造立體造型，使得項(xiàng)目建設(shè)各方能夠直觀感受項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。

圖3 某公路互通設(shè)計(jì)模型圖

3.3 管線管網(wǎng)設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)運(yùn)用信息化模型設(shè)計(jì)的方式滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施當(dāng)中的多元化要求。管線管網(wǎng)的設(shè)計(jì)是不可忽視的內(nèi)容，而為了確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，可以運(yùn)用BIM技術(shù)及其綜合性功能予以實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)前期階段，需要全方位考慮各個(gè)專業(yè)以及各個(gè)方面影響因素，針對(duì)工程地形、澆筑、設(shè)備及管線等做好綜合數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)安排。管道管網(wǎng)設(shè)計(jì)必須在設(shè)計(jì)圖中做好詳細(xì)清楚的裝好標(biāo)注或者是標(biāo)注好管網(wǎng)中心線。在平面圖形當(dāng)中，應(yīng)該標(biāo)注好管道的起始點(diǎn)和其中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。對(duì)于熱力工程必須要標(biāo)注好安裝方向以及具體流向。排水工程需要高度關(guān)注水流方向和配件的吻合性。在設(shè)計(jì)管道管網(wǎng)時(shí)，要特別關(guān)注在BIM技術(shù)運(yùn)用時(shí)需識(shí)別地下鋪設(shè)的各類管道，做好管網(wǎng)的有效配置，尤其是發(fā)現(xiàn)管道管網(wǎng)當(dāng)中存在的矛盾和沖突項(xiàng)目。在管道施工過程當(dāng)中，必須要把控好各種原材料的質(zhì)量，確保管道管網(wǎng)壓力實(shí)驗(yàn)檢測(cè)接頭的嚴(yán)密程度，最后清理管道管網(wǎng)，給后續(xù)使用提供便利。

3.4 方案比選設(shè)計(jì)

道路工程影響著城市經(jīng)濟(jì)和交通事業(yè)的發(fā)展，要想節(jié)約資源并提高工程效率，必須要做好可行性研究工作，而可行性研究報(bào)告會(huì)給項(xiàng)目立項(xiàng)和具體實(shí)施帶來決定性影響。在編制報(bào)告和進(jìn)行報(bào)告論證時(shí)，往往會(huì)涉及到諸多管理部門，比如國土部門、交通部門、環(huán)保部門等。另外，設(shè)計(jì)人員、規(guī)劃人員等不同方面的專業(yè)人員，也需要針對(duì)報(bào)告當(dāng)中的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、能耗等相關(guān)指標(biāo)做好評(píng)價(jià)和比選。在方案比選設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中，各參與主體關(guān)注點(diǎn)及專業(yè)性有較大差異，怎樣進(jìn)行互動(dòng)溝通并建立起統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，在傳統(tǒng)方案設(shè)計(jì)當(dāng)中是一大難題。BIM技術(shù)在三維可視化、多方協(xié)作、數(shù)據(jù)集成等諸多層面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。所以在道路項(xiàng)目的可行性研究階段就可以通過對(duì)該技術(shù)的運(yùn)用做好方案遴選工作，結(jié)合各方面的信息模擬構(gòu)建可視化模型，便于制定相關(guān)決策。

4 結(jié)束語

BIM技術(shù)是基于三維數(shù)字化模型的一個(gè)重要共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)軟件的集成運(yùn)用，也為信息的便捷傳播提供了重要媒介，可以為各方協(xié)作與提升工作效果提供有力支持。在道路設(shè)計(jì)過程中，BIM技術(shù)的運(yùn)用能夠給設(shè)計(jì)人員的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供有力支持，保證決策制定的效果。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該正確把握道路設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)在規(guī)律，借助BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)降低道路設(shè)計(jì)的難度和強(qiáng)度，運(yùn)用創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)的作品，為之后的道路工程施工打下基礎(chǔ)。