張之騰 高翔宇 劉滿萍

（濟南市市政工程設計研究院（集團） 有限責任公司， 山東 濟南 250000）

近幾年， 隨著我國科技不斷發(fā)展， 很多新的技術被應用到了各個領域。 特別是BIM技術在市政道路工程設計中的應用， 它能讓建設人員從不同的角度對市政道路工程進行全面的設計， 讓市政道路工程的建設更加的具有科學性和創(chuàng)新性， 從而進一步地促進了市政道路工程在建筑行業(yè)中的穩(wěn)定發(fā)展。

1 BIM理念

BIM （Building Information Modeling） 最初 的 含義， 正如其字面意思一樣， 是建筑信息建模， 即通過三維數(shù)字化手段對建筑工程各相關信息建立模型， 現(xiàn)在則被當作一種理念引申開， 不再局限于建筑本身。該概念早在1975 年就被查克·伊士曼（Chuck Eastman） 提出， 但受限于當時的計算機和軟件能力， 不具備發(fā)展條件， 并沒有引起多大的社會關注。 從上世紀90 年代中期開始， 條件逐漸成熟， 越來越多的組織開始向這個方向努力。 但當時的工作并沒有明確受這個理念的引導， 只是一種事物發(fā)展到--定階段時的自然而然的狀態(tài)， 是在混沌中的探索。 真正的革命性變化發(fā)生在2002 年Autodesk 收購Revit之后， 明確的BIM理念伴隨著Revit的推廣被推向全世界。 該理念被廣泛接受也是因為其正好迎合了一個契機， 即非直上直下的創(chuàng)造性建筑越來越多， 傳統(tǒng)的二維圖紙設計信息已經(jīng)無法滿足需要了。 但也正因如此， 對很多人來說， 同時接受的BIM和Revit兩個名詞被綁在一起， 認為非Revit不BIM， 這個觀念是錯誤的。BIM做是一個處理復雜問題的好方式， 不單單是某個或某些軟件的事。 實際應用了該設計理念的軟件系統(tǒng)也有不少， 如應用高級機械產(chǎn)品設計的愛達索CATIA、 Bentley的多個產(chǎn)品、 Graphisoft的ArchiCAD等。這個軟件中的確并未具體提到該名稱， 但都是在按這個理念在做。 事實上具體到市政道路設計領域， 現(xiàn)階段如果非要用專攻于建筑、 結構、 設備和管道的Revit去做也是不合適的， 除非將來推出專門適用市政道路的Revit軟件。

2 BIM技術在市政道路工程設計中應用的重要性

如今， 隨著中國經(jīng)濟發(fā)展與科學技術的日益發(fā)達， 市政公路建設工程已成為了促進中國城鎮(zhèn)化建設的關鍵舉措之一， 而相應的工程技術人員也必須要加大對其的深入研究， 并運用世界領先的科學技術不斷地提升市政公路建設工程的品質， 對其技術進行不斷的創(chuàng)新。 然而對于BIM技術在市政道路工程設計過程中的應用之中， 不僅能夠在一定程度上大大地提高了我國道路建設的質量， 還在一定程度上增加了道路建設的技術， 彌補了傳統(tǒng)技術的不足。 這項技術能在整體上對道路工程進行全面的分析和規(guī)劃， 然后根據(jù)市政道路的具體情況對其進行設計。 同時， BIM技術在市政道路設計方案中的運用， 還可以進一步提升工作的效率， 提高了人類的生活質量與水平。 相關的道路的建設人員通過使用BIM技術可以對道路工程的設計和建設進行一定的整合， 從而可以在一定程度上推進市政道路工程在社會中的穩(wěn)定發(fā)展。

3 BIM設計技術在市政道路設計中的優(yōu)勢

3.1 創(chuàng)新了市政道路設計的思路

在實際的市政路面的施工流程中， BIM技術主要運用于市政道路的工程設計中， 它能對市政道路的建設進行全面的分析和整合， 不斷地創(chuàng)新設計人員的思路， 從而讓市政道路建設的發(fā)展跟上時代發(fā)展的腳步。 與此同時， 由于BIM技術在市政道路建筑設計流程中的廣泛運用， 還能夠對于傳統(tǒng)的二維形式進行一定的改變， 它能讓相關的設計人員利用三維的圖像對其進行一定觀看， 從而加強相關施工人員和設計人員對道路現(xiàn)場情況的具體了解和掌握。 此外， 在實際的過程中， 設計人員都會將自己的設計思路和想法通過稿紙的方式進行展示， 但是在使用過程中相關的施工人員很難理解， 他們不能對抽象的圖紙信息進行一定的分析和理解。 然而， BIM 技術在設計過程的應用， 不僅在一定程度上創(chuàng)新了設計人員的設計思路，還能將抽象的圖紙設計用三維的形式展示給施工人員， 從而讓其進行根據(jù)實際的設計情況進行更好地施工。

3.2 具有一定的模擬性

BIM技術在市政道路建設流程中廣泛的運用， 它可以對工程設計中的數(shù)據(jù)以及市政道路工程設計中的實際事物相繼做出相應的模擬， 進一步地保障市政道路施工過程中的質量。 同時， 利用BIM技術對其數(shù)據(jù)和事物進行模式， 還能讓設計人員和現(xiàn)場的施工人員對現(xiàn)場的施工情況進行一定的了解。 通過應用BIM技術能讓相關的施工人員通過三維的圖像對模型進行直觀的觀看， 從而為提高市政道路工程的建設質量提供一定的條件。

3.3 具有一定的協(xié)調性

在實際的市政道路的建設過程中， 由于受各種原因的影響， 相關的設計人員與施工人員之間沒有進行一定的協(xié)調和溝通， 這不僅容易在一定程度上大大地影響了其施工效率， 還可能在一定程度上阻礙了市政道路的發(fā)展。 同時， 在市政道路建設的過程中不管是由建筑設計單位或是施工單位， 他們之間都需要相互的協(xié)調， 這樣才能加快我國城市化發(fā)展的進程。 設計人員在進行圖紙設計的時候， 一定要結合現(xiàn)場的情況及時地與施工人員進行協(xié)調， 盡量避免設計過程中的問題， 對于一些細節(jié)問題， 相關的設計人員更加要不斷地與其進行溝通， 從而減少施工過程中資源的浪費。 同時， 作為施工人員在施工的過程中， 如果發(fā)現(xiàn)圖紙與施工的實際情況不符合的情況下， 也一定要及時地和設計人員進行協(xié)調， 然后讓設計人員進行及時地修改， 從而為促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展提供一定的條件。

3.4 精確計算工程量

在中國傳統(tǒng)道路設計模式中， 路面工程量主要是通過采用斷面法估計的， 比如路面施工土方量、 路基工作量等， 在地勢起伏比較大或平面結構比較復雜時偏差也較大。 而管線施工的井類數(shù)量和結構工作量，也多是通過標準圖和經(jīng)驗估計， 因此偏差也較大。 而在BIM設計模式中， 由于各子模塊都具有準確的幾何和屬性數(shù)據(jù)， 因此， 能夠獲得準確的體積、 面積、 邊長、 個數(shù)類工程量， 還能夠通過對基礎設計曲面與自然地形曲面間的運算求得準確的土方作業(yè)量， 而且還能夠在專業(yè)計算方法輔助下， 從而獲得準確的支模等類工程量。 而且這種計算結果一般都是手動完成的，并不要求人工錄入數(shù)據(jù)。

4 BIM技術在市政工程應用遇到的困難問題

目前， BIM技術已經(jīng)在市政建筑中有了比較多的運用， 但是所面臨的技術問題也比較多。

4.1 用途不夠廣泛

施工單位BIM項目管理最常用的套路便是拿了原設計院的CAD圖樣， 用軟件系統(tǒng)重新構建模型。 但很多BIM項目管理是面子建設， 而僅僅把BIM模式重新建立了起來， 并渲染了一些圖形， 就號稱是采用了BIM， 而不是真實地挖掘出了BIM的優(yōu)點。

4.2 軟件的不完善

由于市政路橋隧建設過程中牽涉的內(nèi)容比較多，城市環(huán)境也復雜多變， 對BIM的需求往往比建筑設計更高， 但是實際使用BIM的效果卻往往不能令人滿意， 主要原因沒有很好的市政BIM軟件系統(tǒng)。

除此以外， 在各應用軟件中的商業(yè)施工中十分關鍵的造價算量模型， 實際應用效果也較差， 甚至無法實際應用到商務算量中。 最后， 在相對施工領域， 市政與建筑行業(yè)BIM系統(tǒng)各應用軟件間并沒有統(tǒng)一的技術規(guī)范或連接， 不利于應用與互聯(lián)。

4.3 BIM人才的短缺

BIM人員不僅要通過相關軟件模型， 最重要的條件是能將BIM的設計理念來和現(xiàn)實建筑環(huán)境有機融合起來。 而在建筑施工企業(yè)， 由于具有一定的建筑信息化相應素養(yǎng)且具有建筑管理專業(yè)知識的人員數(shù)量相對較少， 而要進一步充分發(fā)揮BIM技術的優(yōu)點， 整體的工程量又相當大， 因此需要的技術人員也相當多， 所以現(xiàn)有人員很難適應不同企業(yè)的需求。

5 市政施工特點

市政工程項目主要是指城市規(guī)劃基本項目， 是城市規(guī)劃與發(fā)展的重要前提， 但通常是由財政直接投入的大型城市公共配套基本或公益性建設項目， 包括市政工程道橋是其最重要的部分。 因為市政施工通常在中心城區(qū)， 所以市政工程不同于其他專業(yè)建筑的特色。

5.1 由于施工工期較緊

一半市政建設項目在施工過程中會不可避免地產(chǎn)生對周圍環(huán)境的影戲， 而根據(jù)政府目標、 交通限制和方便民眾的特點， 建筑工期越短越好， 因此趕工期對建筑公司來說是家常便飯， 極易導致政府因為工期而降低對工程質量的控制。

5.2 由于工地及周圍環(huán)境的復雜

在城市規(guī)劃中建筑施工， 由于施工區(qū)域附近經(jīng)常有多個建筑物， 主要包括了樓房、 管道、 現(xiàn)有路面等， 因此在建筑施工中必然對周圍其他建筑有一定的影響， 同時周圍環(huán)境也對施工進度、 安排等有較大的影響。

5.3 協(xié)調單位數(shù)量眾多

目前在市政道橋建設往往要面臨高處搭建和地底鋪設的管道的處理， 因為牽涉的管道較多， 協(xié)調解決困難。

5.4 工程配套單位較多

在一般的市政建設中， 工程涉及各種管道的施工、 智能道路的施工、 路面橋梁的施工、 照明系統(tǒng)的施工等， 工程參建的單位也很多， 有多個單元在不同時期進行建設。 相互溝通、 交底困難。

6 BIM技術在我國市政路面工程中的應用

相比于建材行業(yè)， 在我國市政產(chǎn)業(yè)中應用的BIM工藝技術開始相比較晚， 且具有涉及的學科多， 涉及面寬， 難度大等特征， 但近年來經(jīng)過有關政府部門的大力推廣， BIM工藝技術已在一些市級道橋施工中有了初步運用， 并獲得了相應的成績。 基于相關經(jīng)驗，針對我國市政道橋工程建設， 通過運用BIM技術貫通全部工程建設階段， 能很好的提高建筑工程的時間、成本、 品質。

6.1 道路縱斷面設計

當利用BIM技術對路面縱切面進行設計的時候，設計人員首先必須要根據(jù)原來地面的路線文件加以擬定， 并建立了相應的原始地線， 然后再以原始地線作為設計依據(jù)對拉坡線進行了相應的重新編制， 并且，相應的設計技術人員還必須通過BIM技術對拉坡線做出相應調整與改進， 直到其設計完整的程度達到技術標準的時候， 相應設計技術人員方可對其他程序進行重新設計， 而當設計完成了這些內(nèi)容之后， 設計技術人員還必須要將原拉坡線保存下來作為豎曲線設計的基礎文件， 最后在對這些設計的文件進行一定的整合， 從而更好地完成道路縱斷面的設計圖。

6.2 道路橫斷面設計

在實際的市政道路設計的過程中， 道路橫斷面的設計也在其中起著非常重要的作用， 所以為了讓道路模型更加地準確， 設計人員一定要用BIM技術對其進行設計， 采用最為合適的部件來裝配的作業(yè)。 同時，設計人員在這個過程中一定要注意的是， 要經(jīng)過其命令來裝配其名稱， 然后用選項板來終止這個程序， 最后在確認橫斷面， 一定要按照現(xiàn)實的實際情況對其進行設計。

6.3 BIM技術模型的精細度

BIM技術模型的精細度在一定程度上決定著設計人員的設計質量， 不同設計模式的精細度也不同， 這會在一程度上引發(fā)數(shù)據(jù)信息誤讀與錯誤， 對于市政道路工程造成一定的經(jīng)濟損失。 與此同時， BIM 技術的主要功能是導入一次道路有關信息后， 然后讓許多用戶會快速的訪問這種安全數(shù)據(jù)信息， 對其數(shù)據(jù)進行一定數(shù)字保存。 在BIM技術的工作原理方面， 不僅在一定程度上保障了道路工程中各種數(shù)據(jù)的準確性， 還在一定程度上提高了設計的質量和效率。 此外， 由于道路設計的過程相關的復雜， 所以在實際的設計過程中設計人員不能對道路的現(xiàn)場情況進行一定的分析， 通過BIM技術模型在設計過程的應用， 不僅能夠有效的解決這個問題， 還在一定程度上提高了設計的精度。因此， 在這樣的背景下， BIM 技術模型的精確度在道路設計的過程中起著非常重要的作用。

6.4 道路中心線設計

相關的設計人員在利用BIM技術對道路中心先進行設計的時候， 一定要注意其設計的形式， 設計人員一定要在整體對所有方面和現(xiàn)場的實際情況進行考察和分析， 然后依照有關的規(guī)定標準利用BIM技術開始確立線位， 針對不相同的曲線進行科學合理的調控，一定要在地勢圖中最好的位置上擺入道路中心線， 確保道路中心線設計形式的準確性。

6.5 充分保證施工的進度

運用BIM信息技術搭建的三維空間模式， 緊密結合施工時間計劃， 形成了一個時間層次的4D模式，對建設項目進行現(xiàn)場施工技能過程仿真， 形象的呈現(xiàn)了建設項目在各個時間階段的現(xiàn)場施工技術狀況， 并由此可制定建設在項目節(jié)點現(xiàn)場施工技能階段的最優(yōu)現(xiàn)場施工技術方法。 針對重、 困難工程， 通過運用BIM信息技術進行可視化過程建模， 并合理規(guī)劃了施工平面布置、 施工機具的運用、 物料的搬運存放等，從而達到時、 資源最佳分配的目標。

6.6 實現(xiàn)施工工序優(yōu)化

在施工前， 可以通過搭建模型， 依據(jù)建筑規(guī)劃，形象的介紹現(xiàn)場建筑狀況。 對較復雜的施工方式， 應通過施工模擬以選擇最佳施工方式。 對在廠房中制造的鋼箱板、 箱梁等結構， 應采用碰撞檢測， 以有效降低返工風險。 在建筑施工行業(yè)， 工地管理人員總是粗厚狂且無前瞻性， 甚至可以用混亂來比喻。 通過對施工方法的仿真， 工人能夠及時找到在施工過程中可能發(fā)生的問題并加以處理， 可明顯降低工地問題的出現(xiàn)、 改善施工現(xiàn)場管理活動。 同時， 可以針對較復雜的施工方法， 運用三維模式實現(xiàn)技術交底、 指揮施工， 讓員工更容易掌握， 溝通也更簡單。

6.7 施工協(xié)調

市政道橋建設中不僅僅只能直接與業(yè)主、 設計、監(jiān)理單位交流溝通， 需要與各管線單位、 交通部門、各配套工程建筑單位之間等進行溝通交流， 而對于其中沒有從事過土木行業(yè)經(jīng)驗的工程技術人員來說， 是很難直接按照圖紙文字描述并想象出三維造型的， 而采用了BIM技術的三維建模實現(xiàn)溝通可以大大提高工作效率。

7 結語

由此可見， 在中國當前科技不斷發(fā)達的大背景下， 要想有效推進中國市政化道路的建設， 就要將BIM技術在市政道路的建設過程中科學和合理的應用， 明確BIM技術的優(yōu)點， 提高道路工程建設的質量， 為促進促進我國城市化的進程提供一定的保障。