赵海龙
潍坊市市政工程设计研究院有限公司 山东省潍坊市 261041
摘要：BIM技术具有可视、直观、简便、协调等功能特点，目前BIM技术在市政道路参数化建模、方案设计、协同设计和仿真模拟等方面的应用越来越广泛。本文主要分析了BIM的相关关键技术和BIM技术在市政道路设计中的应用。
关键词：BIM技术；市政道路设计；设计应用
1 BIM的概念
BIM全称是建筑信息模型(Building Information Modeling)，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。BIM技术在市政道路有着广阔的应用前景，可以将相关数据整合到一个系统中，减小不必要的重复建设。BIM技术可以通过参数化建模与碰撞检查避免技术，降低工程费用，方便项目前期设计和后期检查维修，可以服务于项目的全寿命周期，做到与城市规划更好的融合，提高城市管理水平。
2 BIM相关的关键技术
三维建模技术：利用卫星或无人机对项目建设场地的自然环境、地形地貌、工程地质和水文特征等原始基础资料进行数据提取，自动建立地理环境三维模型。同时进行各专业分模块化参数设计，实现常规标准化路段的参数化，如建立横断面、横坡、绿化带和人行道的标准化库，根据道路线路设计资料，自动化、批量化完成道路全线的设计建模。
方案比选及优化：基于BIM三维建模技术，分别输入不同方案的设计参数，建立各方案三维模型，通过直观感受、数据对比和模拟仿真等角度对设计方案进行选择、优化与调整。此外，可以借助BIM技术进行二维出图、交通流量分析、工程量统计等功能。
协同设计：通过BIM协同设计系统，将设计人员按专业分工，统一纳入系统进行协同设计，可以提高设计信息流转效率。协同设计系统管理整个设计流程，并可与企业其他信息管理系统集成，形成设计企业信息化的构架。
碰撞检查技术：市政道路工程都在城区，涉及的地下管线、周边建筑等较复杂。除了自身的碰撞检查，还要检查和周边建筑、地下管线有没有冲突。
仿真分析技术：突破海量模型和大范围影像等处理瓶颈，实现三维虚拟仿真平台，虚拟道路场景实时调度和浏览，进行视距检测分析；标志设计合理性分析和眩光分析等。
工程量统计：BIM技术可以统计工程中各材料的用量，如沥青面积、路缘石长度、土方体积、树池框个数等。材料用量的统计有利于前期精确简便的工程造价控制，也有利于后期施工现场对材料和资源进行统一管理，实现精细化管理。
施工模拟技术:利用BIM技术，对施工全过程进行模拟，通过模拟分析，得出各专业之间逻辑关系，从而确定合理的施工方案来指导施工。
3 BIM技术在市政道路设计中的应用
BIM 技术是未来市政道路设计的发展趋势，其在市政道路设计中扮演的角色越来越重要。目前常用的BIM 设计软件是Autodesk 公司推出的Civil3D 软件，其在市政道路设计中能够有效实现各项设计方案，简化设计程序，提高设计效率。
地形图绘制
市政道路设计常用两种地形图: 一种是二维地形图，地形图是二维的平面空间，高程以数字的形式在高程点旁边进行标注；另一种是三维地形图，地形图是三维的立体空间，高程点的实际高程与标注高程一致。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆BIM技术在市政道路设计中主要以三维地形图为主，本文基于Civil3D 软件，总结出了BIM 技术绘制三维地形图的主要步骤: ①打开软件的图层管理器，反向选择除高程点之外的图层并进行冻结处理；②点击曲面菜单下创建曲面命令，在创建曲面对话框中，选择曲面类型、图层、名称并确定；③点击工具空间的曲面树形菜单，打开定义工具栏，添加图形对象，在对话框中选择块并确定；④选定所有的高程点确认，完成曲面创建，用查看器查看创建的曲面。
（2）道路中心线绘制
一般市政道路中心线的设计要同时满足以下三方面条件：一是应基本符合道路的规划线位；二是要综合考虑影响道路修建的各种因素，如房屋拆迁、高压电线杆迁移、周边地形地貌、水文地质情况等；三是要满足标准规范中对于圆曲线的半径和长度、缓和曲线的参数和长度等各项指标。BIM技术在市政道路中心线设计中的主要步骤: ①将调整和优化后的道路中心线插入到3D地形图中；②将道路中心线转换为多段线；③选择路线菜单下从多段线创建路线，选中道路中心线，在弹出的对话框中输入路线名称，选择路线标签集、路线样式并确定。
（3）道路纵断面设计
道路纵断面设计主要考虑规划高程、与现状道路高程顺接、道路周边地形变化、填挖土方量和小区出入口高程等因素。BIM技术在道路纵断面设计流程为:①将三维地形作为道路纵断面设计的基本资料，地面线文件通过“从曲面创建纵断面”命令生成，并且地面线文件会随着道路中心线的修改而自动调整；②道路纵断面拉坡线设计通过“按布局创建纵断面”命令生成，同时检查设计坡度、坡长以及竖曲线等参数是否符合规范要求，如果发现不符合规范，可以点击“编辑纵断面形状”命令，在子工具条中点击“纵断面布局参数”，在布局对话框中点变坡点，修改变坡点的桩号、标高、竖曲线半径、坡度等参数。
（4）道路横断面设计
道路横断面的设计依据是道路性质、道路等级、规划红线绿线、交通组织方式，以及红线范围以内各种地下管线设施的规划和建设情况。道路横断面设计主要是合理确定机动车道、非机动车道、人行道、分隔带、绿化带和设施带等部分的几何尺寸和相互布置关系。道路横断面设计的具体流程如下: ①选择“道路”菜单下的“创建装配”命令，输入装配名称确定，在任意点单击鼠标，插入装配图的基准线，也是道路的中心线；②选择“道路”菜单下的“部件工具板选项板”，利用系统的部件完成装配图；③先装配横断面，再根据设计的需要添加其他装配图，道路模型的装配类型和装配部件的参数可以随时修改更新。
4 BIM应用的阻力
BIM技术具有模拟分析能力强、精确协调性高和多领域协作等诸多优点，但是BIM技术在其他方面也存在一些阻力：
（1）目前BIM技术主要应用于房屋建设领域，在市政道路设计还处于探索和研究阶段，目前还没有较为公认，且能契合市政道路设计实际的BIM设计软件。
（2）由于涉及软件种类较多，BIM技术开发程度也不尽相同，所以文件成果传输接口不统一，不同款软件或不同版本之间均存在数据无法正常传递问题。
（3）从目前市政道路设计市场效益分析，应用BIM 技术产生的效益较为微薄，而应用BIM技术的成本相对较大，故市政设计院没有足够的兴趣去应用BIM技术。
（4）市政道路设计领域还没有出台相关的技术标准和行业规范，BIM技术相关的培训和学习平台较少，资源比较匮乏，且比较凌乱。不管在行业推动方面，还是技术研发方面，BIM技术在市政道路设计中还存在很大的空白。
结语：BIM 技术的应用是对市政道路设计手段和设计理念的一种转变和改进，极大地提高了设计的高效化和信息化。但是BIM技术尚不熟练应用，还需要我们从设计的角度进行全面而理性地思考与研究，突破BIM在市政道路设计中的关键技术，使其更加契合市政道路设计要求和需要，进而更好地实现设计目的。
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论文作者:赵海龙
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/24
标签：技术论文; 道路论文; 市政道路论文; 纵断面论文; 高程论文; 中心线论文; 地形图论文; 《防护工程》2018年第24期论文;