BIM技术在道路工程中的应用

王胜霞

摘要：借鉴BIM技术在建筑行业的成功使用经验，结合道路工程前期客流预测、道路设计各个阶段设计、施工全过程以及后期运维全过程相关信息技术，提出了将BIM技术运用于城市道路工程设计一施工全过程中的思路。采用一站式的基于BIM技术的多软件协同作业方式，建立包含整个流程的平台，采用IFC标准数据传输结构，通过BIM技术建立总体场景，将所有专业集成，模拟设计、施工等多个步骤，得出方案比选结果及方案存在的漏洞，最终达到可直观判断方案整体协调性的效果。研究成果对于BIM技术在中国道路设计中的发展提供了技术路线、设计理念以及技术经验。

关键词：BIM技术;道路工程;模型;信息

中图分类号：U415 文献标志码：A

0引言

BIM（Building Information Modeling），目前被广泛翻译为建筑信息模型，但其实BIM可以应用于几乎所有的建设行业。BIM技术的基本原理是建模一仿真一分析，建模的数据来源于项目的基础资料，包括地形地貌、规范标准等。信息、标准是以工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，通过模型的建立，运用数字信息仿真模拟建设项目的真实信息。BIM是通过三维的建设模型代替传统的二维图纸表达的一种设计思路，是一种更高级的表现设计意图方式。将BIM技术运用在建设项目全过程，设计意图表达更加完整、设计变更率降低，还可以从源头控制项目投资，同时它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。

目前该技术广泛应用于建筑行业，技术较为成熟，在市政道路项目方面尚且处于摸索阶段，但是发展趋势已经逐渐明朗，不久后BIM将会运用到市政项目的设计一施工全过程中。信息技术的广泛应用是提升工程管理、设计、施工效率的有效方式之一，充分利用信息技术及多种信息技术问的集成，提升不同主体间的沟通能力，加强工程管理等都是在当前条件下可以实现的有效方式。

1道路工程特点分析

道路工程分城市道路系统和公路系统，城市道路的平面线位需严格遵循城市的总体路网规划，但其他附属工程复杂，需考虑沿线交叉口、非机动车、行人、两侧建筑物以及地下管线等，主要设计难点是兼顾道路横断面、平面以及纵断面设计的同时考虑沿线交叉口功能、路基路面设计、沿线桥涵的设计、景观绿化、交通安全、监控、给排水以及地下管线的铺设等多个专业;公路的选线考虑因素有地理位置、社会情况、自然条件和工程的难易等，主要设计难点在于线路选取是否为最佳位置。道路设计过程中的每一个专业、每一个指标都有严格的规范，各专业之间相互限制、约束，须相互协调。

在市政项目设计过程中交叉节点是设计难点，也是方案的关键。交叉节点分为平面交叉和立体交叉，平面交叉设计的重点是交叉口尺寸，立体交叉的设计牵扯因素较多，形式较多，在空间存在交叉，设计难度较大，需要考虑的专业也较多。其中最关键的步骤在于立交选型，BIM技术可以帮助搭建空间结构，进行空间分析，实现专业自身和与其他专业的衔接自查，包含专业较多、精度较高，深度探索方案实施的可行性，定量分析方案各项指标，有助于设计人员定性分析方案的优缺点，对于选出最佳方案很有帮助。

2BIM特点

BIM技术工作原理是通过数字信息的导人将建筑实体动态三维呈现，但是表现形式只是BIM技术的一个优点，BIM主要的优势在于可以检验设计的合理性、正确性，以及后期施工过程全模拟，避免设计冲突、施工冲突、施工延误以及设计美观度的直观体现。

3BIM技术道路行业规范化技术路线

道路设计过程需要各个专业问信息传递、回馈、对接。为保证各个专业以及設计流程的高效、顺畅，可以采用一站式的基于BIM技术的多软件协同作业方式，建立包含整个流程的平台，采用IFC标准数据传输结构。IFC（Industry Foundation Class）产生于1994年Au-todesk公司发起的一项产业联盟，用于定义建筑信息可扩展的统一数据格式，功能为辅助建筑、工程以及施工软件这三个程序之间的互传。IFC标准的核心技术内容分为两个部分，一个是工程信息如何描述，另一个是工程信息如何被获取。IFC标准可以促成不同软件数据源的有效链接，实现数据在产品全生命周期各阶段的共享和交互。目前各BIM应用软件也基本上完成了对IFC数据格式的支持开发，IFC标准是BIM技术发展的基础。

对于城市道路而言，道路平面及纵断面设计必须遵循城市总体规划，建模基础数据主要包括：道路沿线地形地貌、城市总体规划、地勘资料、周边建筑物范围、地下管线布置情况;公路设计重点在于选线的科学性、合理性以及经济性，建模基础为：地形地貌、不良地质勘察情况。建模步骤（如图1所示）：（1）将上述影响因素输入至系统作为基础数据进行建模，系统自动识别并同步进行分析各个因素对整体设计的影响;（2）实现设计方案落地;（3）公路项目空间关系简单，可通过3D模型，直观判断方案与周边的环境互适性、用地适应性以及周边其他建筑衔接性，市政道路工程空间关系复杂，通过BIM技术建立总体场景，将所有专业集成，可直观判断方案整体协调性，主要包括路线方案起终点的高程是否与既有路相接、纵坡是否与相交道路进行顺接，路基路面设置是否合理，下穿或者上跨方案净空是否满足要求、与地下管线是否存在碰撞，景观设置是否与周边环境相适宜，各专业设计方案指标是否符合规范，为技术可行性提供保障;（4）方案比选功能，通过工程经济学、美观度、安全性等多个方面量化进行比较，推荐较优的方案;（5）通过输入预测的未来年交通量，BIM技术进行区域交通仿真演示，突出项目建设必要性;（6）在项目施工图阶段，整个工程过程中工序较多，存在很多的交叉、冲突，施工过程安排不合理就会延误工期，造成经济损失。BIM技术可以实现施工全过程模拟，同时优化施工决策，形成最佳施工次序，保证施工可操作性，明确提升施工效率和工程质量，提升其准确性，形成良好的发展循环。目前建筑行业较为成熟的BIM技术应用也主要在于施工过程的控制，通过模型的反馈，整体的施工过程得到提升，成本也在这个过程中得到有效控制，减少了返工、误工的概率，同时有效规避了可能出现的施工风险。

4结束语

时代高速发展，信息化、自动化将会惠及每一个行业。当初CAD的出现使得工程制图速度和效率得到质的飞跃，但是根据时代特点和行业发展，目前单纯的制图软件已经不能满足行业的发展，BIM三维制图终将取代CAD二维设计。

目前建筑行业已经成熟运用BIM技术，道路设计中存在牵扯专业众多、空间结构复杂等困难，但BIM技术可以将多个模块多个功能融合，在方案比选、空间关系碰撞以及最后效果展示等方面有着独一无二的优势，未来发展前景广阔。以往道路设计依赖经验和技术，缺少一定的科学性和创新性，运用建模可以补充这个缺陷，使得方案更具科学性、经济性。目前在施工工程设计以及施工领域，BIM技术尚处于摸索阶段，且仅仅运用在某个阶段，例如地基处理、桥梁设计或者施工进度管理等，并没有将项目从设计到施工整体贯穿起来，缺少连贯性。目前根据建筑项目的经验可知，工程设计三维化是大势所趋，将BIM技术运用在道路、公路建设项目的各个分支上并进行整合，数字模型和三维视频终将替代图纸出图，设计成果直观呈现，同时设计和施工过程紧密联系，相互制约，提高建设项目的可行性、科学性、经济性，建设工程将会实现伟大的革命转变。