浅析BIM技术在市政道路设计中的运用

肖春和

(兰州有色冶金设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

市政道路设计，是一项复杂的工程，涉及到的内容相对较多，包括各类管线管网，容易造成其他工程的质量问题，亟须改变与完善。基于此，本文对BIM技术在市政道路设计中的运用进行分析，旨在提高道路的设计质量，确保市政道路的服务能力，积极推动居民的出行质量[1]。

1 BIM技术的优势

1.1 实现更大程度的设计自动化

现在行业内主流道路BIM设计软件均以实现道路设计时的平纵横联动。平面线形指标、纵断面线形指标以及横断面指标以上三项设计内容中的任意两项均会在另外一项设计指标改变时同时变化，设计软件会在此过程中检查道路各项设计指标是否满足相关规范要求，并以可视化窗口的形式输出设计结果。相应的，最终的道路BIM模型也会随之改变。

1.2 设计成果的可视化

基于高精度实测地形图建立设计模型。通过对地形图中高程点及等高线的处理，将该区域地形数字化，形成高精度的三维数字模型，利用相关软件进行道路设计，最终设计成果可以以道路三维模型形式展示，在精细化设计的前提下，最终的设计成果模型与现场施工成果基本一致。在设计成果模型中加入施工进度控制和成本控制便可形成基于BIM技术的5D模拟，该模型可有效为建设项目管理进行服务，确保项目的顺利进行。

1.3 提前对接，减少设计变更

市政道路通常包含多个专业：道桥专业、给排水专业以及照明专业等。设计中各专业的冲突点基于设计人员的专业素养以及在设计过程中的综合考虑来进行避免，对各专业设计人员要求较高。BIM设计则可较好处理各专业设计内容的结合：各专业设计过程及成果均通过BIM设计平台实时显示和更新，各专业冲突点一旦出现便可在三维模型中以各专业模型出现重合的形式显示出来，也可通过后期的碰撞演算进行突显，各专业设计人员可及时对设计内容进行调整，减少项目返工和变更的可能性。

1.4 各专业协同，缩短设计周期，节约成本

BIM设计中，各专业设计成果均在BIM平台汇总显示，相关专业进度一目了然。也从传统的数据变成了数据+模型形式，较大的提高了设计成果的准确性和合规性。减少后期修改造成的时间浪费，节约项目设计成本。

2 BIM技术在市政道路设计中的应用

2.1 BIM技术在地形图处理中的应用

BIM技术在地形图的处理中，对高程点和等高线进行转化，通过构建三角网，最终形成地形图数据模型。传统设计软件对地形图的处理只到三角网这一步，无法可视化的对项目地形走向进行显示，设计人员需要对高程点进行比对，从而确定高程走向。对于较长道路而言，工程量巨大，而BIM技术所形成的三维地形则可以对地形的大体走向有较好的显示，极大地减少了设计人员工程量。

2.2 BIM技术应用到道路选线中

选线是市政道路设计中的重点内容，较为优秀的选线可以使得道路各项指标较为协调合理，节省造价。选线合理与否，很大程度是由道路纵断面指标和土方横断面决定的。然而，传统选线时对道路沿线地形无法直观评鉴，需多次选线结合实地放线，对选线成果进行评价比选，方可初步确定。但是，传统选线无法实现对横断面的实时查看，需要线形选定后，对道路进行初步设计，才能得出相关横断面数据。假如项目投资规模较小，对道路工程规模限制较大时，需依据道路纵断面和土方横断面情况对中心线进行调整，有时需要对平面线形进行多次调整，设计人员工程量较大，工作效率低下。引入BIM设计后平、纵、横设计三者可以同时联动，在图上选线后，依据地形图对道路纵断面进行初步设计后，BIM设计平台便可以对道路横断面进行实时显示，在改变其中一项时其他两项可以同时改变，并以图形形式直观显示，如图1所示。设计人员在选线时可以获得更多信息进行综合考虑，设计成果质量较高，项目规模与投资较为合理。

图1 道路平面、纵断面以及横断面联动设计

2.3 道路纵断面设计中的BIM技术

道路纵断面设计对道路行车舒适及安全影响较大，BIM技术可以应用到道路纵断面的设计中，能有效提高设计效率，降低人为操作造成的隐患。市政道路设计中，需要结合实际参数，保证纵断面的设计效果。在实际设计中，确实存在符合度相对较低的问题，影响了道路纵断面的设计水平。而通过BIM技术的支持，可以直接对现有的BIM三维立体模型进行设计，在满足当前道路等级相关技术规范的前提下，保证土方横断面较为合理，从而保证设计的水平。而且设计还可以根据实际实施情况，进行调整更改，同时对后续横断面设计成果有较小影响，从而保证项目的设计进度。如果设计方案要修改的话，使用BIM技术还可以生成相应的设计方案，进而有效提高设计效率，减少设计时间、设计压力，进一步确保设计质量。

2.4 道路建模设计中的应用

BIM技术可应用到道路建模设计中，传统道路建模设计主要是利用CAD等技术，实现三维建模。但是，这类建模的难度相对较高，甚至还会影响建模速度，不利于市政道路的施工。所以可利用BIM技术，不仅能保证横断面和纵断面匹配，还能根据市政道路的实际需求，完成模型的相关改动，具有效率相对较高的特点，符合当前市政道路施工的需求。结合项目建设地正射影像，可以对道路建成后区域状况进行数字模拟，直观显示道路建设对地块划分、区域功能提升以及项目所在地自然、社会环境的改变。分析项目前期交通量调查成果，对拟建道路行驶车辆类型及数量进行设置，综合考虑建设地交通信号灯行止时长设置习惯，可以对道路建成后交通行驶情况进行模拟，由于现下各BIM平台均无法对交通量进行分时段设置，所以仅能模拟高峰时期道路交通情况，拟建道路建成后高峰时段车辆行驶情况进行简单模拟，较为直观的体现拟建道路对相关区域交通提升及改善的情况，并可以对拟建道路交通信号灯时长设置依据道路车辆限行进行反向论证，为当地交通管理部门提供相关调整依据。另外，BIM技术应用到道路建模中，不仅能提高建模的速度，还能缩减建模的时间，主要是对已有的道路信息进行导入，进而产出相关模型，减少人工操作的繁琐流程。

3 设计中的应用实例

为进一步分析市政道路设计中的BIM技术，本文结合某一具体的工程项目，研究分析BIM技术的实际应用。本工程为一条市政道路，道路全长4742.008m， 道路等级为主干路，道路红线宽度为36m，横断面形式为4.5m(人行道)+4.0m(非机动车道)+2.0m(机非分隔带)+15.0m(机动车道)+2.0m(机非分隔带)+4.0m(非机动车道)+4.5m(人行道)=36.0m，双向4车道，设计速度为60km/h。为保证本工程的顺利完成，本文在实际的道路设计中，将BIM技术应用到道路设计中，进而全面地提高了设计效率，确保设计与实际施工环境相符合。

3.1 项目设计过程

建设单位在项目设计前提供了1∶500道路带状地形图及项目地勘报告。依据建设单位意见，设计人员对道路进行了初步建模，对道路景观、交通规划以及红线外建筑进行了设计，最终形成3D漫游成果。以可视化形式向建设单位展示道路预期效果。

通过对道路地勘报告数字化，BIM设计软件可对道路制造情况进行简单表达，对道路各路段地基处理情况可以以横断面剖面形式进行显示，并统计相关工程数量。

道路模型对本项目建设内容及设计指标更具有直观性，并且同步显示道路下敷设管线及涵洞情况，通过软件计算可明确标注出每处管道管径、埋深以及与其他管道的平距。项目各专业设计成果相互关系一目了然。

图2 BIM设计成果

3.2 项目实施效果

通过BIM技术的应用，有效提高了设计效率，使得后续的改造设计更加符合实际需求，确保改造设计的效率和质量，都有显著的提升。在道路设计中，引入BIM技术，使设计效率有明显提升，设计整体水平也得到改善，这个方案具有较好的经济性价值和技术性价值，符合实际工程需求，保证了施工进度。

实际设计时，BIM技术的应用提高了设计的效率、精准度。同时，BIM技术的应用设计中，运用BIM技术可以实现对道路碰撞的研究，尽可能的避免碰撞问题的出现，从而提高设计质量。

另外，可实现对工程整体的技术模拟。例如BIM的5D模拟，可实现对工程全过程的模拟，能在设计阶段就了解质量控制和成本控制的基本信息，从而完成相应的成本和质量的控制措施设计，保证工程后续的顺利进行。

在道路横断面和纵断面的设计中，通过BIM技术的应用，有效地提高了纵断面和横断面的设计效率，减少了不合理的设计问题，并提高了纵断面和横断面的设计质量，确保其符合实际施工需求。有效提高设计的可行性和可信性。另外，在道路碰撞研究中，通过BIM技术实现对道路模型的建设模型分析，是否和道路周边的管网、管线等发生碰撞，如果出现碰撞点，要针对该碰撞点作出相应的优化，从而保证后续施工质量。

除此之外，在本工程的道路设计中，使用BIM技术，可全面提高设计效率，并保证设计精度，减少设计过程中因为设计人员的技术问题，导致设计不符合施工需求。传统工程设计中，变更的原因多为设计内容与项目实施情况不符，而变更的时间大部分发生在施工阶段，设计人员处理此类问题时首先需要收集施工单位问题，然后在对问题有相当了解的基础上对施工现场进行踏勘，最终确定设计变更。而基于BIM技术，设计完成后可以对项目施工进行模拟，在道路设计前置文件(数字化地形图及道路地勘报告)较为准确的前提下，可以将诸多问题及时发现，在交付设计成果前将出现问题解决，能保证设计的效率。同时，BIM中设计更改不会给其他部分带来影响，保证设计的可靠性，并推动设计变更的快速完成。在地形图绘制中，使用BIM技术，可有效提高绘制效率。本文就选择BIM技术，并将其运用到地形图的绘制中，确保了地形图的功能，满足实际使用需求，有效提高工程项目的可靠性[4]。

4 结 语

本文对BIM技术在市政道路设计中的应用进行分析并结合实际，分析BIM技术应用到市政道路设计中对地形图绘制、中线绘制、横纵断面设计以及道路建模中的应用。在这些领域中BIM技术的有效应用，可有效提高设计质量，并降低因为设计带来的质量问题，全面推动设计的顺利进行，提高设计的可靠性和可行性。确保市政道路的设计符合实际施工需求，不会因为技术因素和人员因素诱发的问题，导致施工无法顺利进行，同时BIM技术还可以提高施工的质量，实现对项目的模拟，并根据模拟发现问题，并处置问题。同时还可以实现对进度的模拟，提高设计品质，保证市政道路的设计符合实际施工需求。由于现阶段技术限制，BIM技术尚不对交通情况进行详细模拟，无法对各时段交通情况进行详细设置，也不能对驾驶员驾驶习惯进行模拟，交通模型较为粗糙，该方面技术尚待提高。