曾征

隨著近年來(lái)城市化的快速推進(jìn)，市政道路的建設(shè)越來(lái)越具有復(fù)雜性，不僅要考慮建設(shè)方案的可行性，還要兼具經(jīng)濟(jì)效益。在市政道路設(shè)計(jì)中引入BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)市政道路優(yōu)化設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以減少錯(cuò)誤，提高建設(shè)方案的合理性。BIM技術(shù)以其在可視化、模擬性以及協(xié)同設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)建立模型實(shí)現(xiàn)信息集成與模型共享，能夠有效提高市政道路設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

BIM技術(shù)以其良好的智能化、專業(yè)化以及信息集成化的特點(diǎn)，在引入國(guó)內(nèi)之后得到了非常廣泛的應(yīng)用，尤其是在工程建設(shè)領(lǐng)域，是信息技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展過(guò)程中所產(chǎn)生的非常重要成果。該技術(shù)在不斷的發(fā)展過(guò)程中逐漸趨于完善和成熟，其原理主要是通過(guò)搭建數(shù)字模型，用其自身的信息仿真模擬系統(tǒng)，以此達(dá)到幫助設(shè)計(jì)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤與不足之處，進(jìn)而改正結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)大幅度的提高工作效率的目的。在實(shí)際工作中，可對(duì)市政道路設(shè)計(jì)工作的各項(xiàng)流程進(jìn)行優(yōu)化，能夠有效地降低施工過(guò)程以及后期養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的成本投入，避免資源浪費(fèi)。

一、BIM技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用

1.BIM技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

由查理·伊斯特曼于1975年提出的建筑描述系統(tǒng)被認(rèn)為是BIM的前身，該理論是建立在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)之上，利用三維建筑信息模型與二維平面圖紙進(jìn)行關(guān)聯(lián)的方法，在對(duì)三維模型修改的同時(shí)達(dá)到二維平面圖紙實(shí)現(xiàn)自動(dòng)同步更新的目的。以BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行全過(guò)程模擬，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員即使是在不同階段中，只要使用同一模型，對(duì)各自負(fù)責(zé)的工作進(jìn)行設(shè)計(jì)操作，即可以達(dá)到協(xié)同設(shè)計(jì)的目的，能夠有效地對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行計(jì)算、分析以及模擬。最近幾十年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)的硬件與軟件水平也得到了快速提升，使得BIM技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)逐漸備受關(guān)注，并且應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大。我國(guó)的BIM理念于2004年第一次被引入，并于2010年首先在建筑工程領(lǐng)域范圍內(nèi)得到快速發(fā)展，后來(lái)逐步在市政道路中得到了應(yīng)用，如深圳國(guó)際生物谷海心路等市政道路工程就應(yīng)用了BIM技術(shù)。

2.常用BIM軟件介紹

BIM技術(shù)的應(yīng)用主要是以強(qiáng)大的硬件與軟件系統(tǒng)為支撐所建立起來(lái)的，但是由于我國(guó)科學(xué)技術(shù)起步較晚，導(dǎo)致BIM技術(shù)在我國(guó)還沒(méi)有成熟的核心軟件系統(tǒng)，所以我們?cè)诋?dāng)前所使用的BIM軟件都是從國(guó)外引進(jìn)的，主要有四種經(jīng)常使用的軟件，如下文的表1所示。其中市政道路設(shè)計(jì)主要采用Autodesk以及Bentley兩家公司的軟件進(jìn)行。其中Autodesk系列的BIM軟件主要有Civil3d、Revit以及Infraworks，其中Civil3d是以AutoCAD為基礎(chǔ)的道路工程三維軟件，Revit是專業(yè)的橋梁三維設(shè)計(jì)軟件，而Infraworks則可對(duì)設(shè)計(jì)方案與結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)工程量的初步統(tǒng)計(jì)分析。Bentley系列等BIM軟件則有PowerCivil與 BridgeMasterModerler兩 種， 其 中PowerCivil可進(jìn)行三維化建模與工程信息參數(shù)集成，BridgeMasterModerler則可進(jìn)行渲染、可視化以及動(dòng)態(tài)視圖和施工模擬操作。

表1 BIM常用軟件

3.BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）可視化

采用BIM技術(shù)，不僅能夠詳細(xì)地呈現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，同時(shí)還可以清楚地了解到道路結(jié)構(gòu)以下的給排水與其他綜合管線信息。設(shè)計(jì)人員將所獲得的這些信息作為依據(jù)進(jìn)行參考，從而實(shí)現(xiàn)能夠直觀的檢查設(shè)計(jì)成果，合理的布設(shè)管線。

（2）協(xié)同性

市政道路涉及到的專業(yè)眾多，它們之間既相互交叉又相互融合。例如，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作流程要求道路專業(yè)將設(shè)計(jì)條件提供給其他專業(yè)，而其他專業(yè)進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成之后再將其返回。而在引進(jìn)BIM技術(shù)之后，該技術(shù)可以建立起便捷的溝通機(jī)制，快速實(shí)現(xiàn)信息共享，更為快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了各專業(yè)間溝通的暢通無(wú)阻，能有效提高工作效率。

（3）仿真性

市政道路在滿足使用功能的基礎(chǔ)上，還要求要與周邊的景觀與建筑物相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，只有進(jìn)行專門的翻模操作才能實(shí)現(xiàn)，這種操作方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且得到的結(jié)論往往與實(shí)際相差較大。而B(niǎo)IM技術(shù)則可以彌補(bǔ)這一缺陷，它根據(jù)需要隨時(shí)查看設(shè)計(jì)效果，還能夠完整、清晰地呈現(xiàn)出工程細(xì)節(jié)。

（4）優(yōu)化性

市政道路設(shè)計(jì)涉及到道路、橋梁、給排水以及綠化和各種專業(yè)管線，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，對(duì)道路結(jié)構(gòu)以下的各種管線之間的沖突是很難發(fā)現(xiàn)的，通常是到了施工階段才會(huì)發(fā)現(xiàn)，不僅會(huì)造成工期的延誤，還導(dǎo)致了工程成本的增加。而B(niǎo)IM技術(shù)則可以避免這些問(wèn)題，它在設(shè)計(jì)階段的初期就可以識(shí)別這些問(wèn)題，并及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

二、BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

1.場(chǎng)地建模和分析

作為BIM應(yīng)用的一個(gè)重要方面，場(chǎng)地建模和分析有以下三項(xiàng)內(nèi)容：（1）現(xiàn)狀場(chǎng)地建模。對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的地表與地物進(jìn)行建模，并與道路設(shè)計(jì)模型相結(jié)合，能夠計(jì)算土石方工程量，還可對(duì)拆遷工程量進(jìn)行評(píng)估。（2）規(guī)劃路網(wǎng)建模。通過(guò)規(guī)劃路網(wǎng)建模，可直觀的展現(xiàn)出擬建工程與已有路網(wǎng)的聯(lián)系是否緊密。（3）三維地質(zhì)建模。三維地質(zhì)建模能夠直觀的反映出工程所在地的地質(zhì)情況，并可與地質(zhì)勘察報(bào)告進(jìn)行結(jié)合來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)環(huán)境進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

2.設(shè)計(jì)建模

在設(shè)計(jì)過(guò)程中要以實(shí)施階段工作為參考，建立符合要求的BIM模型，包括土建、路網(wǎng)、綜合管線以及景觀綠化等模型。實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)是進(jìn)行設(shè)計(jì)建模的目標(biāo)，使用協(xié)同設(shè)計(jì)功能開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，從而加強(qiáng)各專業(yè)之間的溝通協(xié)調(diào)。

3.仿真分析

在設(shè)計(jì)階段對(duì)市政道路進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化可通過(guò)BIM技術(shù)的可視化來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括交通組織仿真分析以及交叉口視距分析等，其最終目的都是為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中交通組織仿真分析是以交通標(biāo)志標(biāo)線為對(duì)象來(lái)進(jìn)行模擬分析，按照設(shè)計(jì)好的交通組織引導(dǎo)車輛以及行人。交叉口視距分析是為了判斷視距是否會(huì)受到道理附屬設(shè)施的影響，并根據(jù)分析結(jié)果設(shè)置警示標(biāo)志。

4.地下管線綜合分析

市政道路的管線涉及專業(yè)較多，而且相互之間交叉情況復(fù)雜，通常市政道路的管線有給排水管道、燃?xì)夤艿?、通信管道、電力管道等，相互之間難免在管位和高程上產(chǎn)生沖突。通過(guò)BIM技術(shù)將所有的專業(yè)管線集成到道路模型中，利用碰撞檢查功能可以非常便捷的判斷管線的布置是否合理，與其他管線之間是否存在沖突，能夠使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段就可將管線沖突的問(wèn)題消除，相比于二維設(shè)計(jì)具有非常大的優(yōu)勢(shì)。而且，對(duì)于建設(shè)過(guò)程中需要遷改的管線，也可采用這種方法確定其管位與高程。

5.可視化交底

在設(shè)計(jì)交底中，可利用BIM技術(shù)進(jìn)行可視化交底，能夠直觀的從不同視角對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)工程以及特殊部位進(jìn)行展示，直觀的表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。同時(shí)，還可以與VR技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行場(chǎng)景虛擬仿真漫游，完整的表現(xiàn)工程的數(shù)字化成果，能夠使施工人員快速的深入理解設(shè)計(jì)意圖，減少后期技術(shù)服務(wù)工作，也可有效的避免施工過(guò)程中的返工與浪費(fèi)。

6.工程量統(tǒng)計(jì)

工程總投資直接取決于工程量的大小，在設(shè)計(jì)工作中精準(zhǔn)的計(jì)算工程量是一項(xiàng)十分重要的任務(wù)。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，工程量的計(jì)算主要是基于二維圖紙，利用手算或者使用Excel表格方式實(shí)現(xiàn)。對(duì)于比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，該計(jì)算模式在一定程度上可以得到較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

但是在實(shí)際工作中，我們計(jì)算的工程量非常復(fù)雜，這種方法所計(jì)算出來(lái)的結(jié)果可靠性就大大降低，而且圖紙一旦發(fā)生更改，之前所計(jì)算好的工程量就會(huì)全盤推翻，需要重新進(jìn)行計(jì)算，這在很大程度上降低了工作效率，耗費(fèi)了人力物力。而B(niǎo)IM軟件能夠彌補(bǔ)這一缺陷，不僅在速度上遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)人員人工計(jì)算，而且計(jì)算的準(zhǔn)確度大幅提高。此外，該技術(shù)還有一些明顯的優(yōu)點(diǎn)，例如，不管圖紙發(fā)生多大變化，它都可以快速的重新計(jì)算，省時(shí)省力。

7.圖紙輸出

市政道路設(shè)計(jì)工作在以前，主要采用傳統(tǒng)的交付設(shè)計(jì)成果模式，即二維平面圖。隨著科技的快速發(fā)展，BIM軟件相比以前，有著很大的優(yōu)勢(shì)，尤其是在二維圖紙的出圖工作方面。由于該軟件能夠自動(dòng)出圖，所以很大程度上縮短了設(shè)計(jì)人員的工作時(shí)間，達(dá)到了提高效率的目的。此外，該技術(shù)還具有很多方面的優(yōu)點(diǎn)，例如，在進(jìn)行設(shè)計(jì)修改階段，只需要設(shè)計(jì)人員在三維模型中對(duì)需要修改的地方進(jìn)行操作，最終輸出的圖紙?jiān)诖蛴∏皶?huì)自動(dòng)進(jìn)行更新，相應(yīng)地減少了設(shè)計(jì)人員的工作量。而現(xiàn)階段，隨著B(niǎo)IM軟件技術(shù)的成熟，可以提前發(fā)現(xiàn)以前只有在施工過(guò)程中才會(huì)被發(fā)現(xiàn)的圖紙問(wèn)題，很大程度上減少了設(shè)計(jì)人員在后期的技術(shù)服務(wù)期間所花費(fèi)的時(shí)間。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著市政道路工程復(fù)雜化與多元化，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法在工作效率上已經(jīng)出現(xiàn)落后的趨勢(shì)，而B(niǎo)IM技術(shù)的出現(xiàn)，能夠有效地進(jìn)行彌補(bǔ)。通過(guò)其可視化與協(xié)同設(shè)計(jì)，能夠確保設(shè)計(jì)工作的效率與準(zhǔn)確程度大幅度的得到提升。而目前，BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用存在著阻力，本文通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行介紹，并分析其優(yōu)點(diǎn)、對(duì)其在設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以此來(lái)達(dá)到使其在市政道路設(shè)計(jì)中進(jìn)行推廣應(yīng)用的目的。