摘要：经济的发展，城市化进程的加快，促进市政工程建设项目的增多。城市化的进程加快，市政道路的结构和规模会产生较大的变化，特别是规模较大的路网建设工程、流程繁琐的路桥隧综合工程、实施困难的老路改造工程，传统的技术应用方式和操作方法难以应用，无法提供直观数据，相关的技术支持也缺乏动态性。本文就基于BIM的市政道路优化与设计展开探讨。
关键词：市政道路；设计优化；BIM；应用
引言
BIM技术是具有智能化、数字化的信息仿真模拟系统，在市政道路工程设计过程中应用BIM技术，能够对道路进行仿真模拟，从而保证设计人员及时找出工作中存在的不足之处，而后采取有效的措施予以解决，避免在市政工程施工后才发现问题，影响整体工程进度，对于优化市政道路设计工作有一定的促进意义。同时也能够有效提升工程的整体质量以及工作效率。
1BIM技术优势
1.1具有较强的模拟性
BIM技术在与现代化数字模拟仿真系统相结合使用后，能够促使道路工程设计的操作以及模拟工作更为真实，并直观地显示出设计结构。例如，BIM技术在道路工程设计中的应用，就能够将街道以及街道周边的绿化、红绿灯等城市家具显示出来，从而实现全真模拟。例如，BIM技术在道路工程设计中的应用，就能够将街道以及街道周边的绿化、红绿灯等城市家具显示出来，从而实现全真模拟。市政道路模拟效果如图1所示。
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图1 市政道路模拟效果
1.2可视化
与传统的CAD二维纸设计方式不同，BIM技术应用于市政道路设计中最重要的特点之一就是可以实现可视化。即BIM技术可以利用软件将设计图纸的二维线条重新整和，形成新的三维模型，使工程设计各阶段更加直观，这样就在很大程度上方便了设计人员的沟通交流和协同作业。
1.3客观真实
市政道路工程设计中，数据的价值十分突出，是保证设计合理的基础，也是BIM模型建设以及正向设计思路得到运用的主要依托。借助BIM技术和正向设计思路，可确保市政道路工程设计结果客观真实。如在较大规模的市政道路设计和建设中，因面临自然环境、人文环境，设计工作复杂，需要考虑道路施工和建成后对周边的影响。借助BIM技术，可建立数字化模型，了解施工扰动，以正向设计思路为支持，则能借鉴其它工作经验，综合分析不同地基环境下的设计是否得当，是否会影响周边建筑稳定性等，以数据和高质量模拟结果为依托，保证工程设计的客观性和真实性。
1.4具有很好的协调性特点
传统的市政工程设计施工中，如果设计单位与施工单位之间存在不同的意见，就会严重阻碍施工单位的施工进度，增加施工成本，降低企业的经济效益。在此过程中应用BIM技术就能够有效解决这一问题，BIM技术能够全程模拟市政道路施工的整个过程，并及时找出其中可能出现的问题，保证在施工前就将施工单位、业主以及设计单位之间的问题解决，制定有效的解决方案，从而保证三者之间能够达成共识，在方案确定后，工程施工就能够顺利地实施，不仅能够降低工程施工成本，企业的经济效益也会有所提升。
2BIM技术在市政道路设计优化的应用研究
2.1地质模型信息化
与传统的二维地质剖面图和断面图相比，三维地质图更加形象，可以用不同的颜色表示不同的地层，可以从任意的角度来查看土质、土层厚度和连续情况，从而实现了市政道路勘察中地层信息的可视化。利用BIM技术还可以将地层的参数信息储存，并随时读取。与此同时，BIM模型是将各土层的所有参数融合在一个模型。设计人员没有必要在地质剖面图、平面图及表格之间循环切换来读取参数，在很大程度上提高了工作效率，减少了出错的可能性。比如在传统的二维地质剖面图中，水位线只能表示两点间的水位高程，而不能确定勘察范围内任一点的水量分布情况。BIM模型就可以将各土层参数信息进行计算，得到整个空间内的土体含水量分布情况，这就使得勘察结果更加的准确，也减小了道路工程建设风险。
2.2处理地形图
设计市政道路工程过程中，重点需要做好勘探工作，从而保证工程施工能够顺利进行。在勘探过程中，一般设计单位会使用二维或者三维地形图进行参考，二维地形图需要将真实高程设置为0，而后利用数字显示地形的高度。三维地形图在显示实际地形高程时主要利用标注高程点方式。在三维地形图中，采用Z坐标土块显示高层点，也就是说，在创建曲面时，需要采用标注高程点方式。在标注过程中，首先，需要将图层管理器打开，反向选择除高程点以外的其他图层，选择后进行冻结；而后，打开创建曲面工具，选择合适的名称、图层以及曲面工具，点击曲面树形菜单，在定义工具框中选择“块”选项；最后，利用框选的形式对高程点进行标注。
2.3标准化模型建设
标准化模型建设，是指在正向设计思路下，对不同市政道路的建设参数进行收集，获取1级、2级、3级公路建设的基本标准，求取中位值、极限值等，生成至少9个标准化的BIM道路模型。9个模型分别为：1级道路设计参数的中位值模型、最优参数模型、最低标准参数模型；2级道路设计参数的中位值模型、最优参数模型、最低标准参数模型；3级道路设计参数的中位值模型、最优参数模型、最低标准参数模型。此外，如果当地经济欠发达，拟建设的市政道路尚无法达到3级标准，也可对3级以下公路的建设参数进行收集，生成该等级道路设计参数的中位值模型、最优参数模型、最低标准参数模型，为当地的市政道路设计工作提供参考。模型建设完成后，依然采用参数代入法，代入本市交通工作的负荷需求，针对其缺陷等进行分析调整，高效率完成设计。
2.4利用BIM技术进行场地规划分析
在市政道路优化设计中，场地规划分析比较关键。传统的场地规划设计中，一般是利用勘察人员的勘察数据进行具体分析，分析的结果和流程科学性不强。但是利用BIM技术，获得的成果比较好。利用BIM技术，能够实现厂内平面元素的立体化和直观化，进而有效布置各个工程阶段的场地，同时可以综合考虑各个阶段场地转换的方式，避免出现重复布置场地的问题。在使用BIM技术模拟时，需要根据标高方格网，把地形导入到BIM软件中，提前规划市政道路现场的标高系统和道路排水系统，明确合理标高，结合土方平衡的原则，尽可能避免或者减少填方和地挖。同时，利用BIM技术软件，使用GIS系统，可以优化道路整体布局，解决数据量较大以及分许不准确问题。通过BIM软件可以模拟城市道路空间，进而分析和评估车辆情况，有效搭配车道组件，进而促进市政道路设计的精确性和智能化。
2.5工程量自动计算
在传统二维市政道路设计过程中，由于CAD图纸只能储存工程的点、线、面等几何信息，人工进行工程量计算时精确度低，耗费时间长，效率低。利用BIM模型，可以将市政道路中的面层、基层、底基层、路缘石等结构都在模型中显示出，此时工程师能够利用计算机整合数据，快速统计出道路设计工程量。BIM软件计算出的工程量避免了人为误差，使得计算结果更加准确，能直接提交造价部门计算。随着BIM模型精细化程度的提高，工程数量也会逐渐细化，工程造价信息也会更加透明准确，减少工程浪费。
结语
综合分析可知，在市政道路设计中应用BIM技术，有效替代了传统二维设计，对于市政道路设计优化有一定积极意义，在提升工程质量的同时，也规避了重新设计造成的损失，市政道路设计的科学性以及合理性更高。
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论文作者:张肖义
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/21
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