張之騰 高翔宇 劉滿萍

（濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)） 有限責(zé)任公司， 山東 濟(jì)南 250000）

近幾年， 隨著我國科技不斷發(fā)展， 很多新的技術(shù)被應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域。 特別是BIM技術(shù)在市政道路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用， 它能讓建設(shè)人員從不同的角度對(duì)市政道路工程進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)， 讓市政道路工程的建設(shè)更加的具有科學(xué)性和創(chuàng)新性， 從而進(jìn)一步地促進(jìn)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(duì)建筑工程各相關(guān)信息建立模型， 現(xiàn)在則被當(dāng)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(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)和軟件能力， 不具備發(fā)展條件， 并沒有引起多大的社會(huì)關(guān)注。 從上世紀(jì)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(gè)方向努力。 但當(dāng)時(shí)的工作并沒有明確受這個(gè)理念的引導(dǎo)， 只是一種事物發(fā)展到--定階段時(shí)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?yàn)槠湔糜狭艘粋€(gè)契機(jī)， 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?jiān)O(shè)計(jì)信息已經(jīng)無法滿足需要了。 但也正因如此， 對(duì)很多人來說， 同時(shí)接受的BIM和Revit兩個(gè)名詞被綁在一起， 認(rèn)為非Revit不BIM， 這個(gè)觀念是錯(cuò)誤的。BIM做是一個(gè)處理復(fù)雜問題的好方式， 不單單是某個(gè)或某些軟件的事。 實(shí)際應(yīng)用了該設(shè)計(jì)理念的軟件系統(tǒng)也有不少， 如應(yīng)用高級(jí)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的愛達(dá)索CATIA、 Bentley的多個(gè)產(chǎn)品、 Graphisoft的ArchiCAD等。這個(gè)軟件中的確并未具體提到該名稱， 但都是在按這個(gè)理念在做。 事實(shí)上具體到市政道路設(shè)計(jì)領(lǐng)域， 現(xiàn)階段如果非要用專攻于建筑、 結(jié)構(gòu)、 設(shè)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(shù)在市政道路工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要性

如今， 隨著中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)達(dá)， 市政公路建設(shè)工程已成為了促進(jìn)中國城鎮(zhèn)化建設(shè)的關(guān)鍵舉措之一， 而相應(yīng)的工程技術(shù)人員也必須要加大對(duì)其的深入研究， 并運(yùn)用世界領(lǐng)先的科學(xué)技術(shù)不斷地提升市政公路建設(shè)工程的品質(zhì)， 對(duì)其技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新。 然而對(duì)于BIM技術(shù)在市政道路工程設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)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(shè)的質(zhì)量， 還在一定程度上增加了道路建設(shè)的技術(shù)， 彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)的不足。 這項(xiàng)技術(shù)能在整體上對(duì)道路工程進(jìn)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(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。 同時(shí)， BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)方案中的運(yùn)用， 還可以進(jìn)一步提升工作的效率， 提高了人類的生活質(zhì)量與水平。 相關(guān)的道路的建設(shè)人員通過使用BIM技術(shù)可以對(duì)道路工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)進(jìn)行一定的整合， 從而可以在一定程度上推進(jìn)市政道路工程在社會(huì)中的穩(wěn)定發(fā)展。

3 BIM設(shè)計(jì)技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

3.1 創(chuàng)新了市政道路設(shè)計(jì)的思路

在實(shí)際的市政路面的施工流程中， BIM技術(shù)主要運(yùn)用于市政道路的工程設(shè)計(jì)中， 它能對(duì)市政道路的建設(shè)進(jìn)行全面的分析和整合， 不斷地創(chuàng)新設(shè)計(jì)人員的思路， 從而讓市政道路建設(shè)的發(fā)展跟上時(shí)代發(fā)展的腳步。 與此同時(shí)， 由于BIM技術(shù)在市政道路建筑設(shè)計(jì)流程中的廣泛運(yùn)用， 還能夠?qū)τ趥鹘y(tǒng)的二維形式進(jìn)行一定的改變， 它能讓相關(guān)的設(shè)計(jì)人員利用三維的圖像對(duì)其進(jìn)行一定觀看， 從而加強(qiáng)相關(guān)施工人員和設(shè)計(jì)人員對(duì)道路現(xiàn)場(chǎng)情況的具體了解和掌握。 此外， 在實(shí)際的過程中， 設(shè)計(jì)人員都會(huì)將自己的設(shè)計(jì)思路和想法通過稿紙的方式進(jìn)行展示， 但是在使用過程中相關(guān)的施工人員很難理解， 他們不能對(duì)抽象的圖紙信息進(jìn)行一定的分析和理解。 然而， BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)過程的應(yīng)用， 不僅在一定程度上創(chuàng)新了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路，還能將抽象的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)用三維的形式展示給施工人員， 從而讓其進(jìn)行根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行更好地施工。

3.2 具有一定的模擬性

BIM技術(shù)在市政道路建設(shè)流程中廣泛的運(yùn)用， 它可以對(duì)工程設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)以及市政道路工程設(shè)計(jì)中的實(shí)際事物相繼做出相應(yīng)的模擬， 進(jìn)一步地保障市政道路施工過程中的質(zhì)量。 同時(shí)， 利用BIM技術(shù)對(duì)其數(shù)據(jù)和事物進(jìn)行模式， 還能讓設(shè)計(jì)人員和現(xiàn)場(chǎng)的施工人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工情況進(jìn)行一定的了解。 通過應(yīng)用BIM技術(shù)能讓相關(guān)的施工人員通過三維的圖像對(duì)模型進(jìn)行直觀的觀看， 從而為提高市政道路工程的建設(shè)質(zhì)量提供一定的條件。

3.3 具有一定的協(xié)調(diào)性

在實(shí)際的市政道路的建設(shè)過程中， 由于受各種原因的影響， 相關(guān)的設(shè)計(jì)人員與施工人員之間沒有進(jìn)行一定的協(xié)調(diào)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(shí)， 在市政道路建設(shè)的過程中不管是由建筑設(shè)計(jì)單位或是施工單位， 他們之間都需要相互的協(xié)調(diào)， 這樣才能加快我國城市化發(fā)展的進(jìn)程。 設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的時(shí)候， 一定要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的情況及時(shí)地與施工人員進(jìn)行協(xié)調(diào)， 盡量避免設(shè)計(jì)過程中的問題， 對(duì)于一些細(xì)節(jié)問題， 相關(guān)的設(shè)計(jì)人員更加要不斷地與其進(jìn)行溝通， 從而減少施工過程中資源的浪費(fèi)。 同時(shí)， 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(shí)際情況不符合的情況下， 也一定要及時(shí)地和設(shè)計(jì)人員進(jìn)行協(xié)調(diào)， 然后讓設(shè)計(jì)人員進(jìn)行及時(shí)地修改， 從而為促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展提供一定的條件。

3.4 精確計(jì)算工程量

在中國傳統(tǒng)道路設(shè)計(jì)模式中， 路面工程量主要是通過采用斷面法估計(jì)的， 比如路面施工土方量、 路基工作量等， 在地勢(shì)起伏比較大或平面結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)偏差也較大。 而管線施工的井類數(shù)量和結(jié)構(gòu)工作量，也多是通過標(biāo)準(zhǔn)圖和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)， 因此偏差也較大。 而在BIM設(shè)計(jì)模式中， 由于各子模塊都具有準(zhǔn)確的幾何和屬性數(shù)據(jù)， 因此， 能夠獲得準(zhǔn)確的體積、 面積、 邊長(zhǎng)、 個(gè)數(shù)類工程量， 還能夠通過對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)曲面與自然地形曲面間的運(yùn)算求得準(zhǔn)確的土方作業(yè)量， 而且還能夠在專業(yè)計(jì)算方法輔助下， 從而獲得準(zhǔn)確的支模等類工程量。 而且這種計(jì)算結(jié)果一般都是手動(dòng)完成的，并不要求人工錄入數(shù)據(jù)。

4 BIM技術(shù)在市政工程應(yīng)用遇到的困難問題

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

4.1 用途不夠廣泛

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

4.2 軟件的不完善

由于市政路橋隧建設(shè)過程中牽涉的內(nèi)容比較多，城市環(huán)境也復(fù)雜多變， 對(duì)BIM的需求往往比建筑設(shè)計(jì)更高， 但是實(shí)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(yīng)用軟件中的商業(yè)施工中十分關(guān)鍵的造價(jià)算量模型， 實(shí)際應(yīng)用效果也較差， 甚至無法實(shí)際應(yīng)用到商務(wù)算量中。 最后， 在相對(duì)施工領(lǐng)域， 市政與建筑行業(yè)BIM系統(tǒng)各應(yīng)用軟件間并沒有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范或連接， 不利于應(yīng)用與互聯(lián)。

4.3 BIM人才的短缺

BIM人員不僅要通過相關(guān)軟件模型， 最重要的條件是能將BIM的設(shè)計(jì)理念來和現(xiàn)實(shí)建筑環(huán)境有機(jī)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(yīng)素養(yǎng)且具有建筑管理專業(yè)知識(shí)的人員數(shù)量相對(duì)較少， 而要進(jìn)一步充分發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)， 整體的工程量又相當(dāng)大， 因此需要的技術(shù)人員也相當(dāng)多， 所以現(xiàn)有人員很難適應(yīng)不同企業(yè)的需求。

5 市政施工特點(diǎn)

市政工程項(xiàng)目主要是指城市規(guī)劃基本項(xiàng)目， 是城市規(guī)劃與發(fā)展的重要前提， 但通常是由財(cái)政直接投入的大型城市公共配套基本或公益性建設(shè)項(xiàng)目， 包括市政工程道橋是其最重要的部分。 因?yàn)槭姓┕ねǔＴ谥行某菂^(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(shè)項(xiàng)目在施工過程中會(huì)不可避免地產(chǎn)生對(duì)周圍環(huán)境的影戲， 而根據(jù)政府目標(biāo)、 交通限制和方便民眾的特點(diǎn)， 建筑工期越短越好， 因此趕工期對(duì)建筑公司來說是家常便飯， 極易導(dǎo)致政府因?yàn)楣て诙档蛯?duì)工程質(zhì)量的控制。

5.2 由于工地及周圍環(huán)境的復(fù)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(gè)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(duì)周圍其他建筑有一定的影響， 同時(shí)周圍環(huán)境也對(duì)施工進(jìn)度、 安排等有較大的影響。

5.3 協(xié)調(diào)單位數(shù)量眾多

目前在市政道橋建設(shè)往往要面臨高處搭建和地底鋪設(shè)的管道的處理， 因?yàn)闋可娴墓艿垒^多， 協(xié)調(diào)解決困難。

5.4 工程配套單位較多

在一般的市政建設(shè)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(gè)單元在不同時(shí)期進(jìn)行建設(shè)。 相互溝通、 交底困難。

6 BIM技術(shù)在我國市政路面工程中的應(yīng)用

相比于建材行業(yè)， 在我國市政產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用的BIM工藝技術(shù)開始相比較晚， 且具有涉及的學(xué)科多， 涉及面寬， 難度大等特征， 但近年來經(jīng)過有關(guān)政府部門的大力推廣， BIM工藝技術(shù)已在一些市級(jí)道橋施工中有了初步運(yùn)用， 并獲得了相應(yīng)的成績(jī)。 基于相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國市政道橋工程建設(shè)， 通過運(yùn)用BIM技術(shù)貫通全部工程建設(shè)階段， 能很好的提高建筑工程的時(shí)間、成本、 品質(zhì)。

6.1 道路縱斷面設(shè)計(jì)

當(dāng)利用BIM技術(shù)對(duì)路面縱切面進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)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(yīng)的原始地線， 然后再以原始地線作為設(shè)計(jì)依據(jù)對(duì)拉坡線進(jìn)行了相應(yīng)的重新編制， 并且，相應(yīng)的設(shè)計(jì)技術(shù)人員還必須通過BIM技術(shù)對(duì)拉坡線做出相應(yīng)調(diào)整與改進(jìn)， 直到其設(shè)計(jì)完整的程度達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候， 相應(yīng)設(shè)計(jì)技術(shù)人員方可對(duì)其他程序進(jìn)行重新設(shè)計(jì)， 而當(dāng)設(shè)計(jì)完成了這些內(nèi)容之后， 設(shè)計(jì)技術(shù)人員還必須要將原拉坡線保存下來作為豎曲線設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)文件， 最后在對(duì)這些設(shè)計(jì)的文件進(jìn)行一定的整合， 從而更好地完成道路縱斷面的設(shè)計(jì)圖。

6.2 道路橫斷面設(shè)計(jì)

在實(shí)際的市政道路設(shè)計(jì)的過程中， 道路橫斷面的設(shè)計(jì)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(zhǔn)確， 設(shè)計(jì)人員一定要用BIM技術(shù)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)， 采用最為合適的部件來裝配的作業(yè)。 同時(shí)，設(shè)計(jì)人員在這個(gè)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(xiàng)板來終止這個(gè)程序， 最后在確認(rèn)橫斷面， 一定要按照現(xiàn)實(shí)的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。

6.3 BIM技術(shù)模型的精細(xì)度

BIM技術(shù)模型的精細(xì)度在一定程度上決定著設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)質(zhì)量， 不同設(shè)計(jì)模式的精細(xì)度也不同， 這會(huì)在一程度上引發(fā)數(shù)據(jù)信息誤讀與錯(cuò)誤， 對(duì)于市政道路工程造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。 與此同時(shí)， BIM 技術(shù)的主要功能是導(dǎo)入一次道路有關(guān)信息后， 然后讓許多用戶會(huì)快速的訪問這種安全數(shù)據(jù)信息， 對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行一定數(shù)字保存。 在BIM技術(shù)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(zhǔn)確性， 還在一定程度上提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。 此外， 由于道路設(shè)計(jì)的過程相關(guān)的復(fù)雜， 所以在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員不能對(duì)道路的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行一定的分析， 通過BIM技術(shù)模型在設(shè)計(jì)過程的應(yīng)用， 不僅能夠有效的解決這個(gè)問題， 還在一定程度上提高了設(shè)計(jì)的精度。因此， 在這樣的背景下， BIM 技術(shù)模型的精確度在道路設(shè)計(jì)的過程中起著非常重要的作用。

6.4 道路中心線設(shè)計(jì)

相關(guān)的設(shè)計(jì)人員在利用BIM技術(shù)對(duì)道路中心先進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候， 一定要注意其設(shè)計(jì)的形式， 設(shè)計(jì)人員一定要在整體對(duì)所有方面和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行考察和分析， 然后依照有關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)利用BIM技術(shù)開始確立線位， 針對(duì)不相同的曲線進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)控，一定要在地勢(shì)圖中最好的位置上擺入道路中心線， 確保道路中心線設(shè)計(jì)形式的準(zhǔn)確性。

6.5 充分保證施工的進(jìn)度

運(yùn)用BIM信息技術(shù)搭建的三維空間模式， 緊密結(jié)合施工時(shí)間計(jì)劃， 形成了一個(gè)時(shí)間層次的4D模式，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工技能過程仿真， 形象的呈現(xiàn)了建設(shè)項(xiàng)目在各個(gè)時(shí)間階段的現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)狀況， 并由此可制定建設(shè)在項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)施工技能階段的最優(yōu)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)方法。 針對(duì)重、 困難工程， 通過運(yùn)用BIM信息技術(shù)進(jìn)行可視化過程建模， 并合理規(guī)劃了施工平面布置、 施工機(jī)具的運(yùn)用、 物料的搬運(yùn)存放等，從而達(dá)到時(shí)、 資源最佳分配的目標(biāo)。

6.6 實(shí)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(chǎng)建筑狀況。 對(duì)較復(fù)雜的施工方式， 應(yīng)通過施工模擬以選擇最佳施工方式。 對(duì)在廠房中制造的鋼箱板、 箱梁等結(jié)構(gòu)， 應(yīng)采用碰撞檢測(cè)， 以有效降低返工風(fēng)險(xiǎn)。 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(duì)施工方法的仿真， 工人能夠及時(shí)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(chǎng)管理活動(dòng)。 同時(shí)， 可以針對(duì)較復(fù)雜的施工方法， 運(yùn)用三維模式實(shí)現(xiàn)技術(shù)交底、 指揮施工， 讓員工更容易掌握， 溝通也更簡(jiǎn)單。

6.7 施工協(xié)調(diào)

市政道橋建設(shè)中不僅僅只能直接與業(yè)主、 設(shè)計(jì)、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(jìn)行溝通交流， 而對(duì)于其中沒有從事過土木行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員來說， 是很難直接按照?qǐng)D紙文字描述并想象出三維造型的， 而采用了BIM技術(shù)的三維建模實(shí)現(xiàn)溝通可以大大提高工作效率。

7 結(jié)語

由此可見， 在中國當(dāng)前科技不斷發(fā)達(dá)的大背景下， 要想有效推進(jìn)中國市政化道路的建設(shè)， 就要將BIM技術(shù)在市政道路的建設(shè)過程中科學(xué)和合理的應(yīng)用， 明確BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)， 提高道路工程建設(shè)的質(zhì)量， 為促進(jìn)促進(jìn)我國城市化的進(jìn)程提供一定的保障。