基于BIM技术的市政道路设计优化探讨

王举胜

摘 要：随着我国城市建设的发展，基础设施类建设项目数量的增多，项目进度、质量与投资控制要求显著提高，对设计成果的精准性提出更高要求。二维平面设计无法较好的直观展示三维效果，弊端日益凸显。新趋势下，可视化、智能化三维设计，动态化、精细化管理已成趋势。BIM技术作为新兴的三维设计和管理技术，弥补了二维设计的不足，在市政道路的设计、施工、运维中起到有效支撑，推动着市政项目建设管理模式的更新。

关键词：BIM技术;市政道路;设计优化;探讨

0 引言

近年来，BIM（建筑信息模型）技术的发展引起了广泛的关注，BIM是一种较为前沿的设计、建造、运维、管理方法，将规划、设计、建造、运营等全过程的数据资料集成在3D模型中，使建设项目整个生命周期里，各阶段的工作人员在使用该模型时能拥有完整、精确的数据，帮助项目直接利益关系者提升决策准确性与效率性。

1 BIM技术的概念

BIM技术即建筑信息化模型技术，主要是采用三维数字建模技术，对建筑物体构建可视化3D数字模型，然后围绕建筑主体结构及道路桥梁主要节点进行三维动态设计及仿真模拟，进而使工程及建筑桥梁等能够在可视化、系统化及模块化下实现预期设计目标。在国家倡导建造智慧型城市的背景之下，市政道路设计及施工需要在理念上有所革新，赋予其设计信息化特征，而BIM技术则有效满足了这一需求。

2 BIM技术的总体应用

BIM结合三维地理信息展现和分析技术，基于项目对象实施参数化建模，实现市政道路设计信息和模型的统一，完成BIM框架下的地形地质、道路、桥梁、隧道、管网等的协同设计，提高设计效率，实现在道路BIM基础上的项目设计、施工、运维过程模拟、分析。

2.1 地质勘察与测量

市政道路工程具有跨度大、呈带状分布的特点，沿线的地形地貌、工程地质条件易存在复杂差异，而这些对路线设计、桥梁选型、隧道施工等均会造成重要影响。因此， BIM技术于道路工程的地质勘察与测量是非常重要的。应用BIM技术，建立地质环境数字化三维地质模型，实现真实环境的可视化，清晰直观的为主管部门、建设单位、设计单位等相关部门展示地质构造、水文地质环境，为准确分析地质问题的基础上设计合理的方案。应用BIM技术对测量的地形、水系、建筑、管线进行集成管理，实现一个模型的建筑环境可视化，并方便工作人员对高程、坡度、水域等各要素进行分析，为合理布局道路路线、桥梁跨度、隧道位置等提供了条件。

2.2 城市道路场地环境布置

城市道路路线规划设计需要真实的基础环境，快速创建高度真实的环境是十分重要的，可以提高整个流程的设计效率。如果仅仅利用InfraWorks、3Dmaxs等软件进行建筑、植物的制作，工程量相对较为繁琐，同时软件中道路、河流、植物的对象库较为单一，可利用Civil3D、Revit等软件在规划图的基础上提前对周边道路进行设计再导入协同软件成果效果会更佳。这种方法可以大范围快速地创建简单模型，节约设计时间。

2.3 道路中的应用

在道路设计中，BIM技术可应用在道路平纵横、桥隧结构、边坡绿化、交通组织等设计方面，在具体应用过程中，这几个方面的设计内容之间存在相互嵌套、相互制约的关系，以此保证道路交互设计中的数据共通，通过对各分项内容的集中控制，达到均衡状态之后再应用路基、边坡、桥梁、隧道等模板形成道路模型。在具体设计过程中，与道路模型相关的设计实体包括：数字地面模型实体、路中线实体、纵断面拉坡图实体、路基模板、边坡模板、桥梁模块、隧道模块、照明模块等。通过三维模式化、协同化等属性，在确保数据准确性的同时，各专业耦合关系过程中，将种种优势予以叠加，形成良性协同效果。

3 BIM技术在市政道路设计中的应用

3.1 总体设计优化

在具体的规划过程中，首先需对项目建设场地进行全面勘察，然后根据勘察结果对设计方案进行分析，但是一般没有制订完善的设计流程。对此，可将BIM技术推广应用于市政道路工程施工阶段的场地规划设计中，保证规划过程的直观性，根据施工现场实际情况以及工程项目建设要求布置施工点，避免场地布置重复。另外，在利用BIM技术模拟施工场地并进行规划设计时，应将地形导入BIM软件中，然后根据标高方格网对道路工程建设场地中的排水系统、标高系统等进行规划设计，尽量减少土方开挖量和填方量。BIM技术软件中含有GIS系统，通过应用GIS系统可对市政道路工程整体布局形式进行优化设计，保证数据分析的准确性。

3.2 桥隧结构的优化设计

BIM将复杂、抽象的二维桥梁平面描述成细致、直观的三维桥梁模型，使得设计师对桥梁设计过程的把控更为高效、明确，从而减少设计的错误，提高设计精度和质量，使桥梁的设计更加精细化。基于构件建立其钢筋模型，钢筋模型由内置大量钢筋参数化模型实例化得到，建立局部复杂构件的钢筋模型可用于指导施工，通过调用参数化模型，调整设计参数，得到钢筋零件，钢筋零件相互组装，最后得到构件的钢筋模型。参数化模型使得设计变得更加灵活、可调。使得整个设计进行同步的更新，在保证设计质量的前提下提高设计效率。使得设计师利用BIM进行桥梁造型、结构等优化成为可能。

3.3 市政管网的优化设计

在传统的二维设计中，很难处理管网结构的碰撞问题，对此，可采用BIM技术进行碰撞检测，在满足管网设计实用性的基础上，对管网布局形式进行优化调整。另外，通过应用BIM技术，还可有效消除碰撞问题，同时合理预留套管。在市政道路工程施工过程中，通过应用跌水槽，能够对排水方向进行调整;还应注意的是，适当增加管道填埋深度，尽量避免雨水管道与其他管道碰撞对排水效果造成不良影响。

选用BIM技术进行综合管廊设计，参考施工影响因素，通过对市政路桥综合管廊施工中所用到的设备元件，如预制构件等进行数量、规模、技术方面的模拟;以及用3D模型的方式明确管廊预制拼接制作、检验、养护等主要步骤，然后满足质量及技术条件后，开展施工现场的拼装吊装作業;使用装有BIM可视化模型软件的移动终端设备，可以针对设计图、施工图、施工数据参数等进行便捷观察和管理，从而提高市政道路桥梁综合管廊设计质量，指导管廊施工，为后续的管理维护打好铺垫。

3.4 协同设计

BIM技术的最为核心的内容是便捷的协同设计。BIM技术最大的特点是实现统一性，即实现多专业、多方案格式的统一，这就为协同设计奠定了基础。在市政道路设计时应用BIM技术，项目各个专业可实现在同一平台上协同工作。道路规划设计师在完成道路、管线的规划设计后，可将道路信息直接传输给建筑、管道、桩基等各专业设计人员，从而实现各自在共享信息基础上完成多专业的综合市政设计。

4 结束语

BIM技术集成的地下管线、道路、桥梁、交通、周边建筑等BIM模型，将传统的平面二维设计调整为立体的、可视的三维设计，避免二维设计的弊端，有利于直观的感受设计成果、发现设计漏洞、及时优化设计，实现了设计的多方案比选、动态化、可视化调整，有利于决策者最终确定方案。实现了项目各专业、全过程协同设计，提高了项目设计及生产施工的效率与质量，实现了社会效益与经济效益的大幅提升。

参考文献：

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[2]饶钰琳，梁庆学.BIM技术在城市道路设计施工中的应用探索[J].四川建筑，2020，11（19）：254-256+258.