BIM在城市道路設(shè)計中的應用研究

田 地

晉城合為規(guī)劃設(shè)計集團有限公司 山西 晉城 048000

在我國基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展速度不斷加快的過程中，工程項目的數(shù)量在不斷的增多，人們對于工程的質(zhì)量要求日益增高，所以也需要利用科學合理的設(shè)計方法，來滿足施工工作開展的全部要求。在傳統(tǒng)的城市道路設(shè)計階段，二維平面設(shè)計的方法，無法把道路設(shè)計的全方位視角進行清晰的展示，所以其中的弊端也日漸凸顯出來。在最新的社會發(fā)展形勢下，智能化三維的設(shè)計、精細化的管理成為了建筑行業(yè)發(fā)展的全新趨勢。BIM作為一種最新興起的設(shè)計管理技術(shù)，有效地把傳統(tǒng)設(shè)計中的不足進行了彌補，其在工程的設(shè)計、施工以及后續(xù)維護中，都起到了積極的作用。特別是城市道路的設(shè)計階段，融入BIM技術(shù)能夠真正的為現(xiàn)場施工整體質(zhì)量的提升做出貢獻。

1 BIM技術(shù)相關(guān)概述

在我國城市化進程發(fā)展速度不斷加快的過程中，人們對于城市道路的整體設(shè)計情況提出了更高的要求。特別是隨著道路建設(shè)整體環(huán)境的復雜化，施工的時間縮短，質(zhì)量要求升高，這些都致使當前社會發(fā)展中，城市道路的設(shè)計需要不斷的與時俱進，融入先進的技術(shù)以及多樣化的手法，從而提高其整體設(shè)計的質(zhì)量。為了能夠降低設(shè)計的難度，BIM技術(shù)就融入其中，其指的就是把建筑信息模型呈現(xiàn)給設(shè)計人員，使整個設(shè)計的工作變得有理有據(jù)。所以BIM技術(shù)也是最新時期工程建設(shè)這一領(lǐng)域所提出的一個關(guān)鍵技術(shù)，在智能化信息化時代呈現(xiàn)出了飛速的發(fā)展[1]。

BIM技術(shù)可以與人工建設(shè)需求相互結(jié)合，從而利用高科技建立出具有數(shù)字化特點的信息模型，利用3D、4D，甚至是5D的處理方案，把數(shù)據(jù)的模型清楚地進行呈現(xiàn)。同時在這樣的數(shù)字化加工與管理工作開展的過程中，也能夠最大程度的提高工程設(shè)計的整體質(zhì)量。在城市道路的設(shè)計階段，BIM技術(shù)可以在整個項目周期進行應用，從而滿足不同階段建設(shè)施工所提出的要求。BIM技術(shù)所呈現(xiàn)出主要的特點就是：協(xié)同化、可視化、仿真化和數(shù)據(jù)化。近些年來，在各個工程領(lǐng)域，BIM技術(shù)的應用逐漸廣泛，各種軟件層出不窮，這也為城市道路的施工建設(shè)以及設(shè)計工作做好了基礎(chǔ)的保障，并為這項工作的高質(zhì)量實施提供了極大的便利。

2 傳統(tǒng)城市道路設(shè)計的難點

在城市道路建設(shè)施工工作開展和實施的階段，其中交通系統(tǒng)是整個道路應用過程中較為關(guān)鍵的組成部分。所以在設(shè)計這項工作的過程中，就需要對其實際的質(zhì)量進行深刻的分析，并且深入地了解當前我國經(jīng)濟發(fā)展所呈現(xiàn)出的速度，以及人們對于出行所提出的一系列要求，只有這樣才能夠在科學有效設(shè)計的過程中，確保整個設(shè)計的模式以及設(shè)計的方法具有科學性，從而為人們舒適出行做好保障。

在城市道路設(shè)計工作開展的過程之中，還存在著眾多具有實際性特點的問題，這也導致城市道路在設(shè)計過程中具有著較大的難度。隨著變和這個技術(shù)的引進，相關(guān)人員可以利用其中的3D模型，對具體設(shè)計方案的可行性進行有效的驗證，并且對這其中的設(shè)計風險進行排查，從而合理地對道路設(shè)計中的各項參數(shù)進行控制。這也能夠看出，BIM技術(shù)對于道路設(shè)計具有一定的推動性作用。但是當前在實際設(shè)計階段，傳統(tǒng)的設(shè)計方式依然比較常見，主要就是因為缺乏相應的技術(shù)人員，無法把BIM技術(shù)有效的融入其中，這也造成了傳統(tǒng)的道路在設(shè)計過程中困難重重，嚴重影響了整體施工效果的提升[2]。

3 BIM在城市道路設(shè)計中應用的優(yōu)勢

BIM技術(shù)在城市道路施工設(shè)計中應用具有一定的優(yōu)勢，其既能夠提高整體施工的效果，也能夠改善傳統(tǒng)施工中所存在的弊端。

第一方面就是能夠提高設(shè)計工作整體的效率。傳統(tǒng)的道路施工在設(shè)計階段，采取的都是2D設(shè)計的模式，主要適用的就是道路建設(shè)過程中條件較好的區(qū)域。但是由于城市道路建設(shè)階段受到影響的因素較多，其中線路的分布、周圍的路況、地質(zhì)的條件等，都會對城市的道路設(shè)計產(chǎn)生一系列的影響，也容易造成設(shè)計進度緩慢。所以BIM技術(shù)在使用的過程中，就可以發(fā)揮出自身所具有的可視化特點和優(yōu)勢，建立起數(shù)據(jù)模型，從而立體的對城市道路設(shè)計中地形的條件，以及環(huán)境的實際現(xiàn)狀進行有效的呈現(xiàn)。這也能夠為設(shè)計人員提供多樣化的設(shè)計參數(shù)，并且呈現(xiàn)出具體的3D圖紙，從多個角度為人們分析當前施工的可行性，從而選擇出最優(yōu)的設(shè)計方案，提高設(shè)計的整體效率。

第二方面就是能夠降低設(shè)計過程中整體的風險。BIM技術(shù)所具有的一個主要特點就是仿真性，其能夠真正的對城市道路的實際情況，以及設(shè)計方案呈現(xiàn)的結(jié)果進行模仿。所以設(shè)計人員就需要根據(jù)道路工程中仿真模型進行細化，使得道路的設(shè)計更加的完善，也能夠充實道路設(shè)計的內(nèi)容、并利用BIM技術(shù)建立起3D地圖。確保道路建設(shè)的過程中，整個區(qū)域的地貌條件能夠直觀地呈現(xiàn)出來[3]。從而讓設(shè)計人員根據(jù)這一地形圖，清楚地對設(shè)計方案實施過程中的難點有所掌握，了解設(shè)計階段的重點內(nèi)容，提前對每一個階段可能存在的風險隱患進行預設(shè)，并準備好解決的方案。這些都能夠降低城市道路在施工過程中可遇到的風險，提高設(shè)計的質(zhì)量。

4 BIM在城市道路設(shè)計中的具體應用措施

4.1 項目區(qū)域地形圖處理

BIM技術(shù)融入到城市的道路設(shè)計各個環(huán)節(jié)之中，首先就可以做到對現(xiàn)場實際的施工現(xiàn)狀，以及所具有的施工條件進行實時的監(jiān)控。因為BIM技術(shù)的使用能夠確保項目區(qū)域中地形的整體狀況，全方面的呈現(xiàn)在設(shè)計者面前，也能夠?qū)ΜF(xiàn)場的情況進行清楚的反饋。從而確保施工設(shè)計人員在分析整合測量數(shù)據(jù)的過程中，為整個設(shè)計的具體參數(shù)以及細節(jié)內(nèi)容做好保障，也能夠真正地結(jié)合施工圖，為整個設(shè)計提供相對比較全面的基礎(chǔ)保障和依據(jù)。除此之外，因為BIM技術(shù)整體的結(jié)構(gòu)是需要從立體的視角進行顯示的，所以也能夠從上方看到整個設(shè)計的實際應用情況，這樣就能夠確定道路建設(shè)的方向，根據(jù)地形準確地對路線進行有效的規(guī)劃，以此確保各種規(guī)劃項目的數(shù)值準確性。也能夠使整個線路的選擇擁有著更加便捷的條件，從而選擇出最優(yōu)的線路進行道路的設(shè)計。

4.2 管線設(shè)計

隨著城市發(fā)展設(shè)計不斷的多樣化，越來越多高科技技術(shù)都為社會的發(fā)展起到了推動性的作用。人們的物質(zhì)生活也在科技的支持下變得豐富多彩，隨之而來的就是城市內(nèi)部物質(zhì)消耗、垃圾管理等問題逐漸增加，這也導致道路在設(shè)計階段，對于地下排水的工程需要充分地進行考量。因為如果不考慮到地下排水的走向和具體設(shè)計的情況，那么就會導致道路在使用的過程中，出現(xiàn)不均勻沉降，以及塌陷等情況，所以道路的設(shè)計就需要對地下水走向進行分析。特別是如果道路設(shè)計不符合地下室排水這一工程的要求，那么如果出現(xiàn)下雨天就很難及時排走雨水，生活的污水也會處理不當，地下的管線更是會由于道路的設(shè)計，出現(xiàn)老化需要更換的情況[4]。所以在土道路項目建設(shè)的過程中，還需要結(jié)合技術(shù)的使用情況，科學合理的對施工的模式進行設(shè)計，避免出現(xiàn)管道，而需要重復施工的現(xiàn)象。也能夠激發(fā)工作人員的積極性，減少費用的開支。結(jié)合使用BIM這個三維立體的技術(shù)，就可以把地下排水的管線設(shè)計，通過測試呈現(xiàn)在設(shè)計圖紙之中，從而減少不必要路段維修時間的浪費和資金的支出，從而最大程度的利用合理的成本，提高道路設(shè)計的效果。

4.3 道路中心線繪制

在道路設(shè)計施工過程中，中心線的繪制是嘗試當初設(shè)計階段一個相對比較重要的內(nèi)容，整個設(shè)計的過程中涉及到的施工內(nèi)容是多個方面的，所以還需要詳細的對具體施工工作開展的情況進行分析，嚴格的按照相關(guān)施工的流程開展工作，這樣才能夠使工作效率最佳。

需要根據(jù)城市道路施工工程建設(shè)的具體成本，以及設(shè)計的標準，還有其中所包含的各項指標參數(shù)，來開展這項工作。結(jié)合科學有效的方法，保證每條曲線的基本要素都符合要求，例如：導軌的長度、半徑，還有曲線的長度等，都需要利用BIM技術(shù)進行有效的修正，以及科學合理的優(yōu)化。除此之外，也需要深入地對道路中心線的特點，以及所呈現(xiàn)出的條件進行有效的探討，只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)這項工作的最佳效果，也能夠滿足設(shè)計過程中所提出的要求。在道路的中心線繪制合理之后，也可以結(jié)合BIM技術(shù)中的3D地圖，使中心線在地圖上呈現(xiàn)出多條線路之間的轉(zhuǎn)換，以便于保證道路設(shè)計更加符合實際情況的要求。

4.4 多專業(yè)協(xié)同設(shè)計

在BIM技術(shù)核心應用過程中，數(shù)字技術(shù)是其中較為重要的一項內(nèi)容，其能夠?qū)藴实臄?shù)據(jù)值進行深入的分析，也能夠在這一事實的基礎(chǔ)上，開啟協(xié)同設(shè)計這一平臺，通過平臺使整個道路施工設(shè)計變得更加具有科學性，也能夠讓不同的行業(yè)共同的對計算機等其他終端設(shè)備進行有效的應用。因此，通過平臺的支持，使項目之間能夠合作開發(fā)，真正的達到共贏的目的，就可以在根本上提高道路施工設(shè)計的精準程度，以及施工工作開展的整體效率。除此之外，虛擬現(xiàn)實的技術(shù)，都可以在BIM技術(shù)的支持下，獲取額外更多的效果，達到應用的最佳標準。

4.5 碰撞檢查

在道路建設(shè)施工工作開展的過程中，前期設(shè)計階段就需要通過道路管線、橋梁等各項施工設(shè)計的主要內(nèi)容，對其中所涉及到的具體問題進行專業(yè)性的設(shè)計。所以在這一時期就需要對BIM這一模型的技術(shù)進行應用，主要就是觀察道路的基礎(chǔ)和其他元素之間所呈現(xiàn)出空間上的聯(lián)系，并準確地對其進行定位。這樣的設(shè)計才能夠更具科學性，也能夠保證設(shè)計工作滿足實際施工的需求。例如：對鋼筋碰撞進行檢查是其中重要的內(nèi)容，因為通過BIM創(chuàng)建出施工模型，還有局部橋梁上部結(jié)構(gòu)的鋼筋模型，能夠有效的避免鋼筋之間產(chǎn)生的碰撞，也能夠減少施工過程中的損失，從而保證加速施工開展速度，提高施工的整體質(zhì)量[5]。

4.6 道路橫斷面設(shè)計工作中BIM技術(shù)的應用

在當前我國城市化發(fā)展速度不斷加快的過程中，社會內(nèi)部人們的生活水平有所提高，私家車的數(shù)量越來越多，所以道路上可見的車輛也在逐漸的增加，這也致使道路的擁堵程度提升，人們的出行便捷度逐漸的下降。所以道路工程的集約化發(fā)展，也會影響城市道路建設(shè)過程中科學性的有效呈現(xiàn)。因為在道路施工工作開展的過程中，如果決定開始施工，那么就會在很長一段時間內(nèi)，這個道路不能夠供人們使用。因此，還需要在項目設(shè)計工作與特定條件相互聯(lián)系的形式下，根據(jù)車輛道路的建設(shè)，以及實際的寬度，從而提高設(shè)計的整體效果，并且加快施工的速度。這樣才能夠使人們在短時間內(nèi)，就可以使用到最新建設(shè)的道路之中，提高出行的速度和效率。同時，利用BIM技術(shù)也需要在道路設(shè)計階段，與車輛的寬度以及人們?nèi)粘３鲂械男枨笙嗷ヂ?lián)系，把相關(guān)常見的設(shè)施投入到公路的建設(shè)過程之中，這樣才能夠減少交通擁堵的現(xiàn)象。例如：結(jié)合使用BIM技術(shù)預測交通中車輛的流量，執(zhí)行交通模擬的任務，從而方便正確地對設(shè)計的路段進行選擇。也可以結(jié)合適當?shù)能浖?，對道路建設(shè)的施工要求，以及行人出行的要求，進行準確的預測，以此來提高道路建設(shè)的整體效果，讓行人出行變得更加便捷。

4.7 道路縱斷面的設(shè)計與繪圖

在BIM技術(shù)應用的過程中，通過軟件把當?shù)氐钠矫孀鴺溯斎肫渲?，同時再把街道上地面的高程進行設(shè)計，就能夠完整的建立出地面的參考線。這樣的參考線能夠嚴格地與建筑施工的標準以及設(shè)計要求相互融合，從而確保道路的設(shè)計效果最大化。因為道路在使用的過程中，縱斷面的坡度與項目整體設(shè)計之間有著緊密的聯(lián)系，還需要根據(jù)具體坡度的情況，以及項目設(shè)計的要求進行科學的調(diào)整，這也需要設(shè)計人員能夠提前了解各項數(shù)據(jù)變化的現(xiàn)狀。特別是邊牧技術(shù)在其中應用的過程之中，就能夠針對整個設(shè)計進行流程化的劃分，從而了解其中所包含的數(shù)據(jù)變化，相應地對坡度線進行調(diào)整。同時也可以模擬工程縱斷面的結(jié)構(gòu)需求，靈活地對具體施工的狀態(tài)進行設(shè)計，確保整個結(jié)構(gòu)的縱斷面在設(shè)計應用的過程中具有一定的合理性。從斷面設(shè)計工作結(jié)束之后，也可以把坡度線進行保存，以此創(chuàng)建出施工縱斷面相關(guān)圖紙，這樣的繪圖能夠為后續(xù)的施工提供一定的數(shù)據(jù)支持和依據(jù)，確保施工具有合理性。

4.8 正向設(shè)計出圖

在城市道路設(shè)計階段，很多路面的施工都具有一定的復雜性，所以實際的項目建設(shè)中，很難利用2D的圖紙把其中的內(nèi)容進行清楚地展示，這也導致在2D設(shè)計的模式下，整體的目標偏離設(shè)計項目的要求。所以結(jié)合使用BIM這一技術(shù)，就能夠通過立體圖像進行模型的處理，更加直觀地把3D的結(jié)構(gòu)，還有設(shè)計的意圖進行表達，最終達到項目設(shè)計的核心目標。這種項目的設(shè)計能夠通過積極的探索BIM技術(shù)與道路設(shè)計之間相互結(jié)合的要求，直觀地利用3D構(gòu)圖傳達設(shè)計者所需要表達的想法。這樣的形式都能夠最大程度的克服設(shè)計和施工之間所呈現(xiàn)出的溝通障礙，也能夠在根本上提高施工工作的整體效率，確保城市道路設(shè)計工作的質(zhì)量，為人們的出行做好基礎(chǔ)建設(shè)。

5 結(jié)論

綜上所述，在我國經(jīng)濟得以快速發(fā)展的階段，城市化規(guī)模也逐漸的擴大，越來越多的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進入到人們的視野中，為提高人們生活的品質(zhì)貢獻了力量。在這樣的環(huán)境下，基礎(chǔ)建設(shè)投入的資金在不斷地增加，所以越來越多高科技技術(shù)提出，為建設(shè)行業(yè)的發(fā)展貢獻了力量。在城市道路的設(shè)計中，BIM技術(shù)的應用，能夠在整體上提高其施工的質(zhì)量和水平，也能夠改善市民出行的條件。因此，本文也是基于以上的內(nèi)容，在分析和研究BIM技術(shù)相關(guān)設(shè)計難點，以及應用優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，提出城市道路設(shè)計中這一技術(shù)的具體應用措施。希望能夠在合理的措施支持下，為我國城市道路的設(shè)計，以及相關(guān)工作的有序開展做好好堅實的鋪墊。