BIM技术在市政道路工程中的应用研究

王少华

北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京 100082

1 BIM技术概述

BIM技术凭借其可视化、协调性及模拟性等特征，得到了国内众多设计师的青睐[1]。以鸿业路易、CNCCBIM Open-Roads为代表的专业道路设计软件促进了传统市政道路设计的改革。在建设项目的设计过程中，BIM技术提供了从方案设计阶段到施工图设计阶段的解决方案，并且能够建立符合当前应用场景精度的模型。BIM技术在建筑行业引起了一场革命，推动了传统二维设计向三维设计转变的进程[2-3]。

2 BIM技术的优势

（1）成果直观体现。市政项目中涉及道路、桥梁、交通、给排水、电气、管廊及园林等众多专业。对于旧路改造工程，还需要考虑对交通、现有建筑及专业设施的影响[4]，特别是近年来，越来越多的复杂工程开始出现，给传统的市政设计带来了更多的挑战，BIM技术凭借着强大的三维展示功能，可以很直观地将设计成果展现出来，让设计人员及时发现设计不足和纰漏，避免设计问题的产生。

（2）专业配合度高。在复杂项目中，众多专业之间配合困难，导致返工现象严重。应用BIM技术则有利于解决专业配合问题，可将不同专业的设计成果整合到同一个平台中，通过碰撞检查，解决不同专业之间的设计冲突[5]。同时，BIM模型具有关联性，模型中的部分参数经过修改后，整个模型及图纸信息都会同步更新，提高了设计效率。

（3）模拟分析能力强。BIM技术具有强大的模拟分析功能。在设计阶段，可以通过模型对道路的视距、照明方案及行车舒适性进行模拟，优化设计，选取最佳的设计方案；在施工阶段，可以通过模型进行施工全流程模拟，提前把控施工中的重难点，在施工之前及时发现潜在的危险和困难，显著缩短项目施工周期，节省施工成本，保障工程质量[6]。

（4）精确计算工程量。在市政道路工程中，工程量计算对工程造价有直接影响。在传统的设计模式下，在复杂的市政工程中，通过二维图纸计算工程量较为困难，且容易产生较大的误差，而通过应用BIM技术，在完成模型创建后可以根据模型信息快速生成工程量清单，对成本进行分析并加以控制。BIM技术的应用提高了工程量统计的速度，保证了数据的可靠性，加快了设计进度。

3 BIM技术在市政道路工程中的应用

3.1 在初步设计阶段中的应用

在道路初步设计阶段时，常用的是鸿业路易软件。鸿业路易设计系统保留了现有的道路设计流程和习惯，在二维图纸上进行设计。软件集成了国内的众多规范，当平曲线和竖曲线设计不合理时会智能提醒。软件还可以快速计算设计道路的土方挖填量及道路路面工程数量表。完成设计后可以直接快速生成道路模型，软件还提供了交通设施、安全设施的自动设计和建模，快速生成道路标线及标牌。拖拽式边坡设计、快速建模、模型和图表联动、快速查看三维模型等一系列强大的功能，降低了设计强度。

3.2 在施工图设计阶段中的应用

CNCCBIM OpenRoads软件在施工图设计阶段得到了广泛的应用。软件拥有强大的模板自定义功能和参数控制功能，可以完成任意复杂道路模型的创建。BIM技术在施工设计阶段发挥的作用包含以下两个方面。

（1）直观地展示设计意图。在传统的市政道路设计过程中，通过二维的方式展示三维空间，设计人往往很难准确、全面地阐释设计意图。特别对于复杂的项目，非专业人员很难通过二维图纸理解设计意图，甚至可能理解错误。

（2）解决专业间设计冲突。近些年来随着市政项目规模的扩大，设计难度越来越高，道路设计逐渐变得更具有系统性，BIM技术将不同专业的设计成果整合到一个平台上，不同专业的人员协同进行设计，提高了条件传递的效率，平台也可以很方便地检查出不同专业设计之间的冲突。

3.3 在道路施工阶段中的应用

（1）施工前期准备。通过构建施工阶段的模型，对设计成果进行复核，可提前发现施工图纸中可能存在的问题；通过施工图模型精确地统计工程量，复核工程量，对成本进行精确的控制。

（2）施工进度管理。将三维模型导入到BIM平台，在施工过程中可以有多种应用。通过三维场景模型合理布置场地、确定施工材料的入场时间和堆放位置，以及科学地安排人力、物力，强化进度管控能力。通过将施工完成的情况准确、及时地输入管理平台，实现信息集成和共享，精确控制施工进度。

（3）施工质量管理。BIM技术拥有强大的模拟仿真功能，可以对施工过程的重点工序、工艺进行施工模拟，提前对项目进行直观精确的了解，把握施工中的重难点，准确识别危大清单，编制危大专项方案，保障项目的施工质量和施工人员生命安全。

（4）施工成本管理。基于BIM技术对工程量的精确控制，可以实现施工材料采购的合理性和透明性，避免材料采购不合理问题。同时，借助BIM管理平台，可科学布置场地，减少材料和机械的二次搬运和非必要的场地硬化。通过对人力、物力和财力的精确控制，减少施工投入，节约施工成本。

综上所述，BIM技术在施工前期准备阶段的应用，可以精确地复核图纸、工程量。在项目实施阶段的应用可以有效地控制建设进度、提升工程质量、降低造价水平。

3.4 在项目运维阶段中的应用

项目进行过程中涉及的专业众多，在不同的项目阶段也有不同精度的模型，模型管理容易混乱，应用BIM平台有助于更好地管理和使用模型。

（1）在BIM平台中可以利用模型进行突发事件的模拟，预测可能发生的突发事件，并提前制订对应的防控措施。

（2）当事故真实发生时，可以快速查看事故部位的结构形式及周围的管线、结构等布置情况，给维修方案的制订提供专业的参考。

（3）结合物联网技术，对管道、设备进行信息管理，当到达时间节点时，提醒专业人员完成检测、维修、更换设备等流程。

4 BIM技术应用展望

虽然现阶段BIM技术在市政道路工程设计中取得了一定的进展，但在市政工程设计项目中的推广仍面临很多问题，为了将BIM技术普遍应用于市政道路工程，应注重以下三个方面。

（1）注重专业人才培养。目前在BIM技术的应用层面，无论是乙方进行项目设计还是甲方进行项目验收，对BIM技术的使用者水平都提出了更高的要求，而国内高校仍缺乏对BIM专业技术人才的系统培养体制。BIM技术的应用对从业者的工程专业素养、软件操作能力、编程逻辑思维和动手能力都提出了较高的要求，而目前在国内既了解工程行业又具有较高编程水平的人才少之又少。

（2）进行深度二次开发。当现有软件的功能不能满足要求时，就需要进行二次开发，在原有技术基础上进行功能拓展、定制修改。通过二次开发可以优化数据集成、自动出图等功能，也可以利用程序来完成烦琐的重复工作，加快项目的设计进度。

（3）大力推广落地应用。BIM技术只有结合实际工程项目的需求才能发挥真正的价值，因此在企业中落地推广是关键的一环。为了在工程项目中积极推广BIM技术的应用，首先，管理者应增加专业人员BIM知识培训频次，使专业人员了解BIM技术的专业技能和专业知识，并在培训完成后进行考核；其次，建立健全激励机制，对在培训和实际项目应用中表现较好的专业人员进行奖励表彰，由此推动BIM技术在项目生产中的应用。

5 结束语

目前BIM技术在市政道路工程中的应用仍处于起步阶段，在复杂多专业结合的工程中已经展现出强大的优势，有利于提高建设质量、控制工程成本及缩短工程建设周期。电脑辅助绘图终结了画板手工绘图的时代，BIM技术三维设计也将逐渐取代二维设计。新事物的产生往往需要一段时间的适应期，虽然现阶段BIM技术的推广应用还存在一些问题，但最终会给行业带来翻天覆地的变化。