BIM 技术在市政道路设计中的应用探索

周俊飞

（杭州市城建设计研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

BIM 技术在工程领域中的发展速度非常快，通过对BIM 特性进行分析与总结，可以在道路设计中，将BIM 技术可视化等优势合理发挥出来，进而提高市政工程的总体施工质量，所以有必要加强市政工程与BIM 技术的融合，通过技术优化来促使市政道路设计效果得到进一步提升。

1 BIM 设计优势

1.1 对象化

BIM 技术能够利用数据，针对设计对象来完成参数化设计。在二维设计中，路面、边坡等设计对象可以通过线条、信息、图例来完成表达。利用对象化能够令市政工程设计有了真正的意义。对象化的主要特性如下：①可维护性。通过可变设计参数调整可以完成设计与修改，系统会对固定参数进行自动维护，当设计人员对参数进行修改之后，系统便可以自行完成针对模型的几何信息设计，进而避免因局部修改而导致的重复性设计，提高设计质量。②信息完整性。在二维设计中，可以利用标注、图例等方法来表现出模型信息。在开展分布设计时，为了体现出信息内容中的侧重点，可以删除多余的标记。在大型工程中，局部修改有可能导致设计信息出现冲突，此时设计信息的完整性将会被影响，而利用BIM 技术则能够将信息数据存储到模型中，在针对侧重点进行表达时，只需要通过模型数据进行应用即可。③数据统一性。设计期间不同设计部门往往会交叉利用参数信息，此时将会导致数据参数混乱，而利用BIM 进行关联则能够保证设计模型的数据统一性[1]。

1.2 模块化

模块化设计可以通过两个层次来表达，一种是对象模块化，通过将工程设计拆分为单独对象，便可以逐步进行设计优化。另一种则是流程模块化，即在市政工程设计中通过排列时间来完成设计阶段的合理划分，通过对设计内容进行完善、优化，可以令设计过程变得更加完善。模块化设计的优势在于能够带动工程设计的创新，并优化团队分工。例如在设计期间可以将挡土墙等标准部件进行模块化，进而实现对于设计成果的重复利用，此时可以结合已有模块来降低设计风险，提高工程可靠性。常用模块的大量重复性利用，可以促使模块研究变得更加专业。除此之外，利用模块化设计进行模块的重复利用，能够有效减少设计、审核时的工作量，进而提高设计效率。

1.3 可视化

BIM 设计时的设计效果始终具有可视化的特征，不同于传统二维设计，三维设计的优势非常明显，因为设计人员能够针对市政工程设计内容以周边设施、环境进行细致观察，提高对于设计工作的掌握程度，而且还可以通过三维模型来实现方案内容的可视化表达，此时会令沟通变得更加直观。例如在工程设计中，可以通过输入数据来完成建模，通过对不同模型进行对比分析，便可以直观找出市政工程设计中的不足，通过设计方式进行合理优化，可以令市政设计方案更好地满足道路工程的真实需求。图1 为BIM 道路设计。

2 道路设计BIM 应用原则

2.1 需求确定优先原则

在市政道路设计中，各种工程项目对于BIM 技术的实际需求并不相同，而且BIM 平台并未得到完善，所以目前的BIM 技术无法保证市政设计的专业性。在开展BIM 设计时，应该针对前期需求进行合理分析，以此来掌握BIM 技术所需要的各种功能。例如，在道路设计阶段要求BIM 技术能够利用三维建模来体现出足够优质的工程效果。只有提前明确BIM 的技术需求，才能够提高BIM 技术的使用针对性，避免出现资源浪费等问题。若在设计阶段不结合实际情况，盲目提高模型精确度，就会导致市政工程设计时的工程量出现大幅提高，此时还会影响到模型设计时的工作效率。在确定BIM 需求时，可以参考美国NBIMS 所提出的相关流程标准。

2.2 高内聚低耦合原则

该原则属于模块化延展后产生的原则，能够在设计内容、过程模块中有效减少耦合关系所带来的影响。各个模块相互之间具有一定相关性，在工作中需要完成各自的任务，在二维设计中，不同尺度的图纸如果涉及相同的设计内容，则为了保证内容一致性，就需要通过复制的方式来实现备份。如果设计内容出现了修改，则需要通过重复上述内容来保证修改效果。由于两张图纸具有较强的耦合度，在面对设计内容大量重复使用时，就会导致修改难度大幅提高，出错的概率也会因此而增加。在BIM 技术的作用下，可以通过模块化来保证引用效果，通过对模块进行修改能够同时反映到其余图纸中，进而降低修改难度。在市政工程设计期间，高内聚低耦合原则能够在不同的设计阶段中有所体现，能够保证方案调整时的灵活性[2]。

2.3 协同设计原则

协同设计原则是市政道路设计中的主要原则之一，在二维设计中，通常会在设计期间体现出协同设计原则。设计时可以将各个专业的设计成果单独序列、成册，这种方式将会导致协同设计难度提高。而BIM 设计则能够将多种设计成果统一融入至模型中，统一模型可以令设计过程、设计成果实现统一。所以在市政道路设计中应用BIM 技术时，需要针对实际需求来开展协同设计管理，以此来达到完善设计体系的目的。

3 市政道路设计BIM 的应用

3.1 地形图处理

通常情况下，勘测企业会提供三维、二维地形图两类。其中三维地形图会将标注高程点高标看作实际高程，二维地形图则会在高程周围使用数字标明高程。三维地形图的处理方式如下：打开图层管理器，并对其他处于高程点以外的图层进行反向选择、冻结。当曲面创建完成后，需要利用合适的图层、名称、类型，然后打开曲面树形菜单来进行选择块的添加，此时利用框选高程点的方式便可以完成曲面创建，设计人员通过对象查看器就能够看到创建出的曲面。

3.2 道路中心线设计

在道路中心线设计中，应该提前制定中心线线位，制定期间需要重点考虑各个方面带来的影响因素，并且还需要结合规定明确线位并开展拟合的同时对曲线要素进行调整、优化。在设计过程中，应该选择地形图中适合的位置来完成中心线的放置，然后通过转化的方式来将中心线调整成为多段线，并依次点击多段线来完成路线的创建。除此之外，设计期间还要一同创建市政路线名称，并且需要结合路线实际情况来明确样式与标签集。

3.3 纵断面设计要点

在利用软件开展纵断面设计时，设计人员需要提前完成原地面线文件并以原地面线为中心进行拉坡线的绘制。在对拉坡线优化完成后，设计者需要将竖曲线、原地面线文件相结合，这时便能够自动生成纵断面图。在三维地形设计期间，可以通过曲面创建指令来自动生成地面线，如果此时道路中心线需要进行调整、优化，就可以通过软件来开展自动更新。除此之外，利用布局创建指令还能够实现对拉坡线的设计。当纵断面设计结束后，设计人员则要对自动生成的指标内容进行查看，如果在查看中发现没有满足规定要求，则可以通过形状命令中的子工具条来实现对于各项参数的合理修正[3]。

3.4 道路横断面设计

在利用Civil 3D 开展道路创建时，为了确保三维模型足够精确，就必须利用最佳部件来进行组合装配。在组合装配期间，应该结合装配指令来完善相关装配名称，并且还需要在软件中额外添加带有标记的竖线，该竖线要通过设置来当作装配所需的道路中心线。另外在装配时还应该优先对明确标准的横断面进行装配，然后结合实际需求来合理添加对应的装配。由于系统自身具有动态关联性，因此设计人员在修改配件参数、装配变动期间，可以一并带动三维道路模型一同完成优化、更新。相较于传统二维模式而言，采用三维地图的BIM 技术在市政工程设计中无疑能够发挥出更好的效果，而且在BIM 技术的作用下，还可以在设计中加强不同部门相互之间的配合，在保证设计质量的同时提高设计效率[4]。

4 结论

总而言之，我国城市建设目前正处于高速发展时期，市政道路项目因为整体基数相对较大，所以为了保证道路设计质量，就需要通过BIM 技术来完成项目设计优化。BIM 技术在细节控制、沟通交通等方面具有非常大的优势。只有通过加强对于BIM 的研究，才可以在道路设计中真正完全发挥出BIM 的优势，在保证道路设计品质的同时降低经济成本。