张 博
天津市市政工程设计研究院 天津市 300392
摘要：随着我国社会与经济的快速发展，工程项目规模越来越大，功能越来越齐全，个性化需求也越来越多，而传统二维设计的弊端也日益凸显。近些年来，伴随着信息技术普及应用，社会对从业者提出了更高的标准与要求，智能建造与精细化设计已成为提升企业竞争力的重要手段。BIM作为一种新兴智能辅助技术和管理工具正在推动着工程设计、建造、运营维护等多方面的变革，有着越来越大的社会需求。本文以市政快速路改造工程为背景，探索了BIM技术在市政道路设计中的应用方法，分析了BIM技术应用难点。
关键词：BIM技术；市政道路；道路设计
1、BIM技术概述
1.1市政道路设计的难点
市政道路建设是城市建设的重要组成部分，随着我国城镇化建设的推进，市政道路工程成为施工的重中之重。市政道路设计的难度较大，其工程设计要综合考虑城市环境和城市布局，同时要综合考虑市政道路和地下管网的协调配合，避免对地下的电缆设施和排水管道造成破坏。因此，市政道路设计的复杂性较高，而BIM技术的应用能够实现精细化的设计，显著提高了道路设计的工作效率，避免设计盲点和设计风险的出现。
1.2BIM技术分析
BIM技术在国内统一翻译为建筑信息模型，对建筑设施项目的物理特点和功能进行数字化刻录，实现了知识资源共享。其作为知识资源的共享平台，可以为建筑和道路设计提供可靠的决策依据。在道路建设和项目实施的不同阶段，BIM技术都可以完成工程数据的加入、提取、更新和修改，从而实现道路设计的协同化作业。BIM设计包括资源、行为、交付三个基本内容，设计单位要明确相关的设计标准和实践内容。BIM技术实现对数字信息的集成和应用，将市政道路的设计和建造进行数字化处理，从而提高工程设计的精确性。从技术发展的角度来讲，BIM技术是一种数据化的工具，其应用于工程设计建造，实现对各种工程项目信息的整合，通过模型的方式来实现数据的共享和传递。BIM技术贯穿于项目的整个阶段，在后期的项目维护和生命周期检测中发挥着重要作用。技术人员借助BIM技术能够对工程设计信息进行全面的统筹，有助于设计团队实现快速的数据处理，对各种设计数据做出正确的理解和处理。
2、BIM技术在道路工程设计中的难点
现阶段，BIM技术在市政道路工程领域发展相对滞后，有两大原因。一是传统道路工程项目数量相对建筑工程较少，精细化要求相对建筑工程要求也较低，这种由需求倒逼技术发展的动力相对较弱。二是道路工程中BIM技术应用难度较高。由于城市化进程不断发展，市政道路工程数量和精细化要求都提升到一个新的阶段，需要新的技术储备来应对未来发展需求。在此，本文重点分析道路工程设计中BIM技术应用难点。
BIM技术的特性包括：模型的3D参数化、模型的信息化、模型信息的完整性、遵照统一标准及协同作业等方面[4]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆相对于基于传统CAD二维平面制图，采用BIM设计的首要工作是进行3D设计，在3D设计中赋予模型信息，从而为协同作业、工程的全过程的完整模型信息提供基础。从上述技术特性出发，结合笔者的实践经验，现阶段BIM技术在道路工程设计的主要难点在于以下三点：
2.1道路工程范围较大、涉及环境复杂、工程结构不规则程度高。在模型3D参数化设计阶段就面临很大困难，大范围的工程地质信息完整性较差，且工程结构与复杂环境的交互设计工作量较大，不确定因素较多。
2.2应用BIM技术在现阶段使设计人员工作量加大，而成效不高。现阶段BIM技术还未被道路工程领域广泛接受，设计人员在进行BIM模型设计时，还需要兼顾完成传统的二维设计成果和工作流程。加大了设计人员的工作量，而BIM技术本身的统一参数化设计能带来的高效率协同设计优势限于客观环境暂时无法实现，因此现阶段BIM设计对于设计人员往往意味着额外的工作量，不利于BIM设计的推广。
2.3BIM工具平台不够完善统一。目前在道路工程领域BIM的应用软件主要有Autodesk公司的AutoCADCivil3D和Bentley公司的PowerInRoads，以及国内相关公司开发的的BIM软件（如鸿业科技的RoadLeader路利得等）。由于发展时间较短，工程实践反馈较少，同时市政道路工程涉及到给排水、电力、通信、燃气、照明等较多相关专业，以上设计平台在模型设计及专业协同方面都还不够完善，这也是现阶段BIM设计推广的一大制约。
3、BIM技术在市政道路设计中的应用
3.1道路地形图设计
道路地形图设计是整个市政道路设计的关键所在。相对于普通的道路工程，市政工程设计要求绘制精确详细的地形图，BIM技术在地形图设计中的应用主要体现在以下方面：首先，是地形图中心线的穿插，在设计中应当结合地形图和道路设计结构进行系统优化，在明确地形图的基础上明确3D地形图的作标和位置，初步设计施工周围的地形梯度。其次，要进行地形图的转化设计，在3D建模造图的基础上标记相应的施工要点和中线，将地形图切换为全方面的多元线路。最后，完成地形图和线路构建环节的协调，基于多段的道路线路进行道路穿行设计，构建整体的线路施工图，从而实现总体道路地形图处理设计的设计目标。
3.2道路中心线设计
道路中心绘制是线路设计的重点之一，BIM技术应用于中心线设计能够完整绘制道路建设中线，并为周围线路的规划提供重要的参考数据。在实际的设计过程中，BIM技术要对技术参数和设计路线进行比对，确定中心线的设计标准，尤其是对实际线路的中心曲线长度进行设计规划，同时对曲线的直径和平缓长度进行数字化的明确。其在中心线的穿插设计环节，预先对市政道路中心线的结构和走向进行数据模拟，将中心线穿插到3D图形中，借助中心线转化环节进行多节线路的设计规划，保证3D构图中的中心线定位精准明确。
3.3道路横向路面设计
BIM技术在道路横向断路面设计中的应用能够保证市政道路构建的合理性。其对道路部件的拼接和组建进行数据模拟，通过模型计算进行科学的设计和合理的应用。市政道路设计要综合考虑车流量的通行和载重量的限定，道路纵向断面设计的要求不断提高，逐渐成为道路设计的关键环节。通常而言，道路的横断面设计主要包括同行车道布置、人行车道设计、路基结构和桥路连接设计等，在3D构图中要精确定位和布置。BIM技术在模拟道路横断面基础上进行材料的设置，通过有效的数据分析布置设计节点参数，在协调整体道路项目施工的前提下合理优化横断面道路施工，保证其设计参数和设计方案的科学性。
3.4道路纵向断面设计
BIM技术在道路纵向断面设计的应用体现在对设计线路的合理编制，在整体基础线路设计的基础上，通过软件模拟进行分段施工的完整化构建，例如市政道路中的拉坡线绘制工作，需要根据道路设计的要求进行不断的调整。设计人员根据BIM操作工具能够动态化地监视纵向断面的设计质量，监控预定的设计标准和实际拉坡线的偏离程度，从而保证纵向断面设计的合理性。BIM技术的应用还体现在对营地布置的设计，通过AutoCADCivil3D进行二维规划，利用BIM技术导入数据进行三维化的建模模拟，实现对营地的有效设计。BIM技术能够将设计信息和设计文件进行同步，对整体的纵向断面实现整体化的模拟碰撞和综合校对，从而将设计图纸进行可视化的整合，对工程整体的模型进行全面的信息化处理。通过BIM漫游功能可以快速全面了解项目建筑的整体构造和细节化的面貌，真实展示设计图纸的高清效果图和漫游视频文件。
4、结束语
综上所述，把BIM技术应用到市政道路设计应用中，改变传统二维设计的传统设计理念，有利于进一步的优化市政道路设计，有利于提高工作效率，提高工程质量，避免在市政道路项目施工过程中出现问题，有效地避免了重新设计的风险。能够提高市政道路设计的科学性及合理性，对今后BIM技术在实际工程项目中的应用具有重要的意义，也为今后BIM技术在市政道路设计中的应用研究提供有价值的参考意义。
参考文献：
[1]蒲红克.BIM技术在城市道路与管道协同规划设计中的应［J］.城市道桥与防洪，2013（11）．
[2]张新兰，李颜强，李文江．积极推进BIM设计技术在市政工程中的应用［J］.中国给水排水，2013（04）．
[3]印明.市政工程设计中BIM技术的发展前景［J］.城市道桥与防洪，2012（07）．
论文作者:张博
论文发表刊物:《防护工程》2019年16期
论文发表时间:2019/12/16
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