BIM 技术在城市道路设计施工中的应用探索

刘泽泉 刘晓佳

摘要 随着我国经济的快速发展，BIM作为一种新的技术在建筑、市政工程领域发挥着愈来愈大的作用。在国内外大力发展BlM技术的前提下，文章采用Bentley（奔特力）系列软件以城市快速路项目为依托，探索了BIM技术在市政道路设计中的应用，实现净空分析、视距分析、迁改分析、施工监控等BIM应用，对BIM技术在市政道路设计中的应用具有一定意义，并推动BIM技术在市政道路设计中应用及发展。

关键词 BIM技术;市政道路;BIM 应用

中图分类号 U412.37 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）12-0096-03

收稿日期：2022-04-27

作者简介：刘泽泉（1988—），男，本科，研究方向：道路与交通。

0 引言

随着我国基础建设的发展，工程项目数量增多，工期要求缩短，质量要求提高，对设计方式的要求日益增高。传统的二维平面设计无法直观展示三维效果，弊端日益凸显。新形势下，智能化三维设计、精细化设计和管理已成为趋势。[1]BIM作为新兴的三维设计和管理技术，弥补了二维设计的不足，在工程的设计、施工、维护中起到积极的作用，推动着设计方式的变革。

1 项目概况

该项目主线道路等级为城市快速路，道路红线宽40 ～60 m，双向6车道，道路设计全长为2 949 m，其中高架桥段全长 2 461.4 m。辅道道路等级为城市次干道，道路红线宽60 m，双向6车道，道路设计全长为1 288.818 m。现状道路路基宽度为35 m。拓宽改造工程内容包括道路工程、排水工程、桥梁工程、景观绿化工程、交通工程、照明工程、海绵城市等[2]。

2 BIM建模

2.1 技术路线

项目应用Bentley（奔特力）系列软件完成BIM 设计，以实现项目的三维展示、二维出图、工程量统计核算以及施工指导等功能（图1）。

具体技术路线为：道路建模使用PC（Power Civil），桥梁建模使用OBM（Open Bridge Modeler），桥梁附属设施建模使用MS（MicroStation），部分结构工程计量使用PS（Prostruc-ture），主要路桥模型工程计量使用PC和OBM[3]。

2.2 創建地形

传统二维设计以数字展示高程，在三维空间上的表达存在较大的局限性，且二维地形图无法直观展示项目周边建筑、现状道路及景观等环境元素。

2.3 道路创建

道路建模使用PC（Power Civil）软件，在各专业共享的平台上进行道路中心线、纵断面、横断面、路基路面设计。BIM模型实时更新，实时进行工程量统计，其他专业（绿化、排水等）根据道路共享BIM模型完成该专业BIM设计，道路专业可同时看到其他专业的共享BIM模型，从而进行该专业的更新，最终完成快速路BIM模型的设计任务。

2.4 桥梁创建

桥梁建模使用OBM（Open Bridge Modeler）软件，采用参数化布跨的方法。首先，根据现有设计资料，结合道路、交通、地质等专业的BIM模型，进行方案设计，根据方案结果建立桥梁专业BIM模型;然后，在前期桥梁方案模型的基础上，根据初设阶段的基础资料，进行模型的整合、深化及数字化分析，进一步深化模型。

2.5 附属设施创建

利用MicroStation完成桥梁附属设施（声屏障及路灯）及交通标牌等设施设计，建立项目标准化族库（图2）。

3 BIM设计应用

（1）正向设计出图。对于复杂的三维构筑物，二维图纸往往难以直观地展示设计意图，给施工造成困扰，甚至使施工偏离设计意图。而BIM的三维可视化模型能够非常直观地展现立体构筑物，传达设计意图。为了打通设计与施工间的沟通障碍，该项目积极探索BIM正向设计和BIM出图，力求用三维的方式表达设计意图，传递设计思路[4]。

经过尝试与研究，该项目解决了大部分构造的正式设计出图问题。

（2）碰撞检查。在项目应用阶段，通过将道路、管线、桥梁等专业BIM模型叠加整合，可实现直观检查管线、桩基等元素与构筑物的空间位置关系，对存在碰撞的位置及时作出调整。比如通过建立桥梁上部结构预应力管道模型和钢筋模型，核查钢筋与管道碰撞，做出适当调整，为施工提供方便（图3）。

（3）净空视距检查。利用三维模型具有可视化的特点模拟行车视角中的视距区域，从而复核视距范围内是否存在障碍物。该项目运用OpenRoads的视距分析功能进行道路的视距分析，进而可以优化调整道路线型及桥梁布跨方案[5]。

（4）工程量复核。通过BIM三维模型提取的工程量与二维施工图统计工程量对比可知：桥梁专业BIM设计工程量与传统二维设计工程量相比，误差在1%左右，道路专业BIM设计工程量与传统二维设计工程量相比，误差在2%左右（表1、表2）。

（5）征地拆迁复核。将三维BIM模型叠加到倾斜摄影获取的地形图上，可直观地复核道路红线范围、用地情况、征地拆迁，从而可以优化项目设计方案，节约工程投资。

（6）现场施工放样赋予BIM模型GIS坐标，可以快速计算出构筑物坐标，复核后可指导施工（图4）。将BIM模型与三维实景叠加，可以进一步复核设计与现状相结合的情况，提高放样精度，避免发生重大失误。

4 创新点与难点分析

（1）使用Bently软件对BIM在市政道路桥梁设计与施工中的应用做出了探索。通过探索可知，Bently软件能够进行三维地形模拟、异型混凝土结构建模、钢箱梁结构建模等三维设计和展示，且设计效率较其他BIM软件要高，可基于BIM模型进行性能分析及设计展示，进而优化设计成果。并为现场施工提供可视化指导。

（2）桥梁参数化建模及参数化布跨的方法可避免因工程的调整而反复建模，能够较好地适应方案的调整，节省工作时间，提高工作效率。

（3）探索了市政路桥BIM正向设计方法，积极推动BIM技术在路桥设计、施工中的应用。

（4）将三维倾斜摄影技术应用于路桥的BIM设计中，为项目征地拆迁、施工监控及测量提供保障，但倾斜摄影技术采集的数据信息量过大，对于硬件配置及软件功能均有很高的要求，需要进一步寻求更有效快捷的方法，以便于大面积推广使用。

（5）道路工程涉及专业多，面积广，BIM族库复杂，建立和完善路桥BIM族库需要较长时间。

5 结语

BIM技术作为一种新兴技术正在改变着市政路桥设计的传统思想与方法，将传统的平面二维设计技术提升为立体的三维设计，克服传统二维设计的弊端，有利于直观地感受设计成果、发现设计缺陷、及时改正设计错误，可提升设计效率与质量，为施工提供指导。

参考文献

[1]王雨蒙. BIM技术在快速路工程中的应用[J]. 城市道桥与防洪， 2017（4）： 226-229.

[2]郑华海， 刘匀， 李元齐. BIM技术研究与应用现状[J]. 结构工程师， 2015（4）： 233-241.

[3]张楚俊， 龚小双. BIM技术在桥梁建设中的应用[J]. 交通科技， 2017（1）： 97-99.

[4]陈前， 张原. 浅谈BIM技术及其应用[J]. 价值工程， 2012（23）： 61-62.

[5]龙腾， 唐红， 吴念， 等.BIM技术在武汉某高架桥工程施工中的应用研究[J]. 施工技术， 2014（3）： 80-83.