裴明武

（蘭州路通工程咨詢有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

道路作為我國(guó)重要的基礎(chǔ)設(shè)施決定著人們的出行是否便捷，也體現(xiàn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平高低。在道路設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)受許多內(nèi)外部因素影響，導(dǎo)致設(shè)計(jì)效果與實(shí)際存在出入，我國(guó)已全面融入BIM 來提高設(shè)計(jì)效果。該技術(shù)有著協(xié)調(diào)、模擬、仿真等功能，可以預(yù)防道路設(shè)計(jì)中出現(xiàn)與實(shí)際不符的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與實(shí)際相統(tǒng)一。然而在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于受施工環(huán)境、輔助設(shè)備等因素影響，使BIM 作用得不到有效發(fā)揮，需有針對(duì)性的加以完善，才能提高道路設(shè)計(jì)質(zhì)量，為后續(xù)施工提供有力保障。

1 BIM 在道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用的主要功能

1.1 分析功能

BIM 較為顯著的功能便是分析功能。在道路設(shè)計(jì)中加以應(yīng)用后可以非常清楚的看到道路交叉分布狀況，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)展開高效的分析與調(diào)整處理，使后續(xù)施工得到有力保障。BIM 的分析功能是建立在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的，通過對(duì)道路工程數(shù)據(jù)展開分析，并給出有效結(jié)論，便于設(shè)計(jì)人員更好地提出設(shè)計(jì)方案[1]。無論道路工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)還是施工環(huán)節(jié)，都會(huì)受一些因素影響，兩個(gè)環(huán)節(jié)有密切聯(lián)系，即便設(shè)計(jì)方案非常完整，也可能會(huì)在后續(xù)施工中遇到阻礙。我國(guó)當(dāng)前對(duì)于道路工程質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，微稍處理不當(dāng)就可能會(huì)被返工。而通過BIM 能夠?qū)Φ缆饭こ添?xiàng)目展開全面分析，把工程項(xiàng)目存在的弊端直觀展現(xiàn)出來，在道路設(shè)計(jì)與施工全程進(jìn)行調(diào)整，以此來促進(jìn)道路工程項(xiàng)目順利發(fā)展。

1.2 協(xié)調(diào)功能

道路設(shè)計(jì)不僅涉及到設(shè)計(jì)部門，還需要多個(gè)部門共同配合、合作才能達(dá)到設(shè)計(jì)目的。也正是因?yàn)樾枰?lián)系的部門較多，往往需要跨專業(yè)、跨領(lǐng)域溝通，使得設(shè)計(jì)難度較大，此時(shí)恰好可以發(fā)揮BIM 的協(xié)調(diào)功能。從傳統(tǒng)道路設(shè)計(jì)領(lǐng)域來看，在溝通時(shí)基本上都是通過拷貝、復(fù)制的方式，這種傳統(tǒng)方法不僅比較費(fèi)時(shí)，有時(shí)在信息傳播過程中還可能存在丟失、遺漏的情況。而BIM 中可以儲(chǔ)存大量模型，能夠?qū)崿F(xiàn)直接合并，有利于各部門、專業(yè)更便捷的溝通，當(dāng)需要探討問題時(shí)也可以在線上直接溝通，有著極高的協(xié)調(diào)效率。

1.3 表達(dá)功能

BIM 本就擁有可視化特征，通過模型可以還原和模擬道路工程項(xiàng)目，把道路設(shè)計(jì)意圖清楚的加以表達(dá)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)對(duì)于道路工程項(xiàng)目的屬性和模型劃分非常細(xì)膩，可以準(zhǔn)確讀出設(shè)計(jì)意圖，這是傳統(tǒng)方法不具備的優(yōu)勢(shì)。即使面對(duì)較為復(fù)雜的道路設(shè)計(jì)問題，也能在將其轉(zhuǎn)換為模型后簡(jiǎn)約化，為設(shè)計(jì)人員提供多重設(shè)計(jì)思維。

2 BIM 在道路設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

2.1 在模型構(gòu)建中的應(yīng)用

構(gòu)建模型是BIM 的主要功能，通過道路工程數(shù)據(jù)來建立所需的模型。原本道路設(shè)計(jì)就會(huì)涉及到工程所在的水文、地質(zhì)等信息，BIM 正是以這些信息為載體構(gòu)建三維道路模型。在構(gòu)建模型之前，施工單位需要通過無人機(jī)等科技產(chǎn)品展開實(shí)地勘察，同時(shí)借助地形圖數(shù)據(jù)完成轉(zhuǎn)換工作，以此來獲得準(zhǔn)確的工程項(xiàng)目參數(shù)。在模型建成后可將地形曲面的高程點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，設(shè)計(jì)人員則可以根據(jù)該標(biāo)識(shí)快速找到施工所需的高程點(diǎn)[2]。由于在道路施工中會(huì)受許多因素影響，避免在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)出現(xiàn)任何影響較大的問題，在構(gòu)建模型后對(duì)施工過程展開模擬?？砂l(fā)現(xiàn)施工中可能存在的隱患，幫助設(shè)計(jì)人員及時(shí)更改設(shè)計(jì)方案，在一定程度上提高了施工安全與穩(wěn)定。而且，BIM 還可以在構(gòu)建的模型中將工程所在地面的起伏情況以多種顏色加以體現(xiàn)，把與道路工程有關(guān)的信息轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型，大大提高了設(shè)計(jì)精確度，將地質(zhì)與地物的關(guān)系直觀展現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員眼前，有利于提高設(shè)計(jì)實(shí)用性。

2.2 在縱斷面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在道路縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用BIM 可以通過專業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)分段施工，在BIM 軟件中可對(duì)縱斷面直接生成。在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)軟件中實(shí)際的操作工具對(duì)道路縱斷面信息進(jìn)行修改完善，一直到與施工實(shí)際相符為止。設(shè)計(jì)人員必須確定設(shè)計(jì)結(jié)果和實(shí)際結(jié)果間的偏差大小，嚴(yán)格將偏差控制在允許范圍內(nèi)，如果偏差過高，就需展開適當(dāng)調(diào)整，總之要確?？v斷面設(shè)計(jì)是合理科學(xué)的。為了提高縱斷面設(shè)計(jì)成效，還把BIM 融入營(yíng)地設(shè)計(jì)上。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需先借助CAD 展開二維規(guī)劃，再利用BIM 對(duì)模型加以導(dǎo)入，隨后根據(jù)道路工程施工所需展開進(jìn)一步設(shè)計(jì)。BIM 有著可視化的特征，這一特征在道路縱斷面校對(duì)上有所體現(xiàn)。可利用BIM 對(duì)道路縱斷面展開綜合校對(duì)，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行整合，使設(shè)計(jì)人員能夠清楚的看到設(shè)計(jì)圖紙是否存在不足，幫助后續(xù)展開優(yōu)化工作。

2.3 在橫斷面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

道路的橫斷面設(shè)計(jì)主要包括路肩、行車道、人行道、邊坡等，可通過BIM 打造模板，將橫斷面的端點(diǎn)、組件等進(jìn)行覆蓋，也可對(duì)橫斷面進(jìn)行拼接或組建。對(duì)于道路橫斷面而言，在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員必須考慮到重量、車流量等實(shí)際情況，確保橫斷面具備較高的承重能力，可以滿足車流量的通行需求，這樣的道路設(shè)計(jì)才具有實(shí)用價(jià)值。如果依靠傳統(tǒng)人工設(shè)計(jì)很難準(zhǔn)確掌握，因此就需要發(fā)揮BIM 的優(yōu)勢(shì)，在獲得足夠參數(shù)的支持下展開布局，給設(shè)計(jì)工作帶來強(qiáng)有力的支撐。在現(xiàn)狀上進(jìn)行優(yōu)化，提高橫斷面設(shè)計(jì)方案的適用程度[3]。

2.4 在中心線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

中心線是道路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)初期就需將中心線的具體位置確定出來。中心線設(shè)計(jì)需考慮到諸多因素，既要結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范來設(shè)計(jì)，又要嚴(yán)格遵守中心線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。道路中心線的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要涵蓋轉(zhuǎn)角、直線與曲線長(zhǎng)度等。在運(yùn)用BIM 時(shí)，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)中心線設(shè)計(jì)規(guī)范將其導(dǎo)入至軟件中展開線性擬合操作，并在對(duì)話框中填入名稱，選擇對(duì)應(yīng)的樣式和標(biāo)簽集，以此來完成中心線設(shè)計(jì)工作。

2.5 在景觀布局中的應(yīng)用

道路景觀布局就是指道路工程周圍的植物分布，這些植物不僅起到了美化、綠化作用，如果設(shè)計(jì)不合理甚至可能埋下安全隱患。在應(yīng)用BIM展開景觀布局時(shí)可以通過導(dǎo)入模型加以模擬，明確植物最佳的分布位置，還可以對(duì)植物的高度、類型加以明確。與二維圖紙不同的是，BIM 更具具象特點(diǎn)，改變了二維圖紙的局限，全方位提高道路設(shè)計(jì)效果，在道路景觀布局中發(fā)揮重要作用。

3 BIM 在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用困境

3.1 工程項(xiàng)目施工環(huán)境較為復(fù)雜

眾所周知，道路工程的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，涉及到的施工范圍非常廣泛，而且大部分道路工程所在環(huán)境都比較復(fù)雜，這給BIM 的應(yīng)用帶來了難度。由于受到外界環(huán)境因素制約，導(dǎo)致BIM 優(yōu)勢(shì)作用得不到完全發(fā)揮，進(jìn)而制約道路設(shè)計(jì)工作發(fā)展。尤其是在三維模型構(gòu)建等方面面臨較為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。工程項(xiàng)目參數(shù)是BIM 應(yīng)用的必備條件，BIM 的應(yīng)用必須建立在道路工程參數(shù)基礎(chǔ)上，由于道路工程所涉及的施工范圍較廣，有些數(shù)據(jù)很難完整采集，無法為BIM 建模提供數(shù)據(jù)支持。再加上道路工程所在地的環(huán)境復(fù)雜因素，使得交叉設(shè)計(jì)內(nèi)容較多，即使施工單位引入了BIM，也不能發(fā)揮應(yīng)有效果[4]。

3.2 輔助設(shè)備缺乏統(tǒng)一完善

雖然BIM 有著許多優(yōu)勢(shì)，但BIM 的應(yīng)用必須依靠完善輔助設(shè)備支撐，如設(shè)備工具、系統(tǒng)平臺(tái)等，這是技術(shù)作用發(fā)揮的重要前提。目前在道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用比較廣泛的BIM 軟件平臺(tái)有Power in Roads、Road leader等。從整體來看應(yīng)用的系統(tǒng)平臺(tái)較少，且BIM 在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用時(shí)間并不算長(zhǎng)，缺乏工程項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，很難在根本上提高應(yīng)用效果。同時(shí)，道路設(shè)計(jì)涵蓋了許多專業(yè)知識(shí)，除了涉及工程專業(yè)外，還與照明、電力、給排水等專業(yè)知識(shí)密切相關(guān)。這些專業(yè)知識(shí)與現(xiàn)應(yīng)用的BIM 系統(tǒng)平臺(tái)連接還不夠緊密，這就使得BIM 在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用范圍有限。要想充分發(fā)揮BIM 的道路設(shè)計(jì)功能，就必須在輔助設(shè)備上下功夫。

4 BIM 在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用促進(jìn)策略

4.1 進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)采集分析

BIM 運(yùn)行必須得到數(shù)據(jù)支撐，針對(duì)當(dāng)前道路設(shè)計(jì)中存在的數(shù)據(jù)采集困境，必須加強(qiáng)完善力度。施工單位可以通過BIM 技術(shù)拓寬數(shù)據(jù)采集范圍，充分利用BIM 技術(shù)優(yōu)勢(shì)獲得更廣泛的道路工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)。比如，可以利用無人機(jī)展開數(shù)據(jù)采集，在得到控制的情況下獲得道路工程相關(guān)數(shù)據(jù)。無人機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)采集區(qū)域坐標(biāo)選擇適當(dāng)?shù)娘w行區(qū)域，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)后會(huì)飛行到指定位置，隨后展開采集工作，在一些比較復(fù)雜的道路地形上便可以使用無人機(jī)。相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式，無人機(jī)結(jié)合多種科學(xué)技術(shù)，可以自由調(diào)整高度，在展開拍攝時(shí)不僅可以真切還原道路工程項(xiàng)目真實(shí)情況，還可以深入地表獲取實(shí)質(zhì)性參數(shù)。在后續(xù)構(gòu)建三維模型時(shí)便能夠提供有力依據(jù)[5]。待數(shù)據(jù)采集完畢后，工作人員需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析、錄入，為BIM 應(yīng)用奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

4.2 加快設(shè)備引入創(chuàng)新

作為道路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，還應(yīng)對(duì)BIM 輔助設(shè)備予以創(chuàng)新。有些施工單位正是由于沒有意識(shí)到輔助設(shè)備的重要性，使得BIM 作用發(fā)揮比較淺顯。除現(xiàn)常用的軟件平臺(tái)外，施工單位還可以將BIM 和GIS 管理技術(shù)相結(jié)合，在充分考慮道路工程項(xiàng)目實(shí)際情況后，構(gòu)建一套全新且適用的標(biāo)準(zhǔn)體系。當(dāng)前，該體系雖然在我國(guó)工程項(xiàng)目中已有應(yīng)用，且獲得了優(yōu)秀成果，但在道路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的使用還未完全普及。在與GIS 技術(shù)結(jié)合后可以從道路設(shè)計(jì)初期一直到道路竣工展開全程跟蹤，為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)提供更多有益素材。同時(shí)還可以構(gòu)建信息化平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員可以利用該平臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，使設(shè)計(jì)結(jié)果與工程實(shí)際相符。

4.3 遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)模式

無論是從道路領(lǐng)域還是BIM 領(lǐng)域來看，在將兩者融合后都必須對(duì)模式進(jìn)行創(chuàng)新，但模式創(chuàng)新必須在遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的前提下進(jìn)行，無論如何改變道路設(shè)計(jì)模式都不能違背行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)階段已經(jīng)研發(fā)出了許多插件、平臺(tái)，如果道路設(shè)計(jì)依然堅(jiān)持傳統(tǒng)模式，就會(huì)使其與BIM 適用要求存在偏差，自然無法有效應(yīng)用BIM。所以，道路設(shè)計(jì)模式必須得到創(chuàng)新。在模式創(chuàng)新后不能忽視人員職業(yè)素質(zhì)，施工單位需對(duì)設(shè)計(jì)人員展開培訓(xùn)教育，使其也同樣具備BIM 應(yīng)用能力。由于BIM 會(huì)跟隨科技進(jìn)步不斷更新，施工單位的培訓(xùn)教育工作應(yīng)是持續(xù)的，確保各個(gè)時(shí)期的設(shè)計(jì)人員都能掌握當(dāng)下先進(jìn)的BIM 技術(shù)，在道路設(shè)計(jì)過程中創(chuàng)造價(jià)值。

5 結(jié)束語

綜上所述，BIM 有著良好的分析、協(xié)調(diào)及表達(dá)功能，已在道路設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，主要體現(xiàn)在模型構(gòu)建、縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)、中心線設(shè)計(jì)以及景觀布局等方面。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于工程項(xiàng)目施工環(huán)境較為復(fù)雜，輔助設(shè)備缺乏統(tǒng)一完善，導(dǎo)致BIM 作用無法得以充分發(fā)揮。為了突破困境，在道路設(shè)計(jì)時(shí)需進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)采集，統(tǒng)一分析和錄入，加快設(shè)備引入和創(chuàng)新，在遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的前提下創(chuàng)新道路設(shè)計(jì)模式，提高道路設(shè)計(jì)效果，為道路工程高質(zhì)量建設(shè)做鋪墊。