BIM技术在某某工程市政道路设计中的应用

2022-08-12夏永峰

建材发展导向 2022年15期

夏永峰

（中榕规划设计有限公司，湖南长沙 410000）

在近几年的发展过程中，随着我国市政道路工程项目建设施工规模的不断扩张，各大城市的经济发展速度不断加快，人们的生活品质正在逐渐提升。由于城市内部的汽车使用量越来越大，传统形式的市政道路工程无法满足现阶段大量通车要求和标准，经常会出现交通拥挤等情况。对此，在市政道路工程项目建设过程中，必须要对道路设计工作内容加以充分重视，需要不断引进一些更加先进的设计工作理念和技术方法，提高市政道路工程设计工作的科学性与合理性。

1 BIM技术介绍

BIM技术也被称之为建筑信息模型，该技术整合了各个不同学科、多方面专业技术和内容，比如三维数字技术模拟技术、建筑专业领域知识内容等。 BIM技术在近几年的发展过程中发展速度相对较快，并且在我国各行各业当中应用越来越普遍，起初BIM技术仅用于建筑工程项目当中，现阶段BIM技术的使用范围正在不断拓宽，同时在整体的应用工作水平和应用效果方面也在不断提升。在市政道路设计工作当中，通过BIM技术的有效应用，市政道路工程的设计工作质量和效果，以及后续的工程施工维护等多个方面都起到了非常关键性的作用，可以为相关设计工作人员提供更加科学精确的参数信息，同时保证后续工程项目建设信息的准确收集。不但如此，通过BIM技术的有效应用，还可以实现对整个市政道路工程项目的协调控制，对各参建方的相关工作内容加以明确，有效保证各工作单位之间的事实性，信息沟通和关键信息的共享，在推进整个市政道路工程项目建设效率方面起到了关键性的作用。

BIM技术的主要特点如下: 第一， BIM技术具有三维立体化功能。在市政道路工程设计工作过程中，和传统的设计工作方法相比，通过BIM技术的有效应用，可以将平面图形有效设置成三维立体图形，在建立三维立体图形的工作基础之上，可以保证设计工作人员对整个市政道路的设计模型有着更加直观的感受，以三维立体图形作为指导，可以全面提高市政道路工程项目的设计工作质量和效果保证工程项目的顺利推进。第二，具有信息化功能。道路在市政道路工程项目设计工作中，通过BIM技术的使用，在信息化特点方面表现非常明显，在设计工作开展过程中，需要对工程项目当中所涉及到的各种不同类型信息参数进行收集，和传统的市政道路设计工作方法相比，通过BIM技术的有效应用，在设计工作方面具有不同的侧重点，可以帮助设计工作人员，更加了解整个工程项目的结构框架，保证市政道路设计工作的科学性。第三，信息交互性。通过 BIM 技术的有效应用，结合BIM技术相关操作软件，可以实现市政道路工程设计工作中各种重要信息的交互性和实时性共享，保证市政道路工程项目设计工作的整体效果。

2 BIM技术在市政道路工程项目中的应用现状分析

2.1 BIM技术起步时间较晚，技术要求较高

与建筑工程项目、地铁项目以及各种大型工业制造项目产业相比，在市政道路工程项目建设施工过程中BIM技术的使用起步时间相对较晚。我国铁路总公司在2013 年5 月才专题组织召开BIM技术的专项使用会议，明确了关于BIM技术在市政道路工程项目建设施工当中的应用目标以及相关工作部署，这也标志着BIM项目工程当中正式开始使用。随着我国市政道路工程项目建设施工规模的进一步扩张，市政道路工程项目建设施工过程中，对于工程施工质量、施工效率以及安全性等多方面工作要求标准也在不断提升，各参建工作单位要想从根本上提高工程施工效果，必须要对更加先进的科技技术加以合理应用，尤其对于BIM技术的应用，需要引起工程施工单位的高度重视。

2.2 专业性较强，信息构成比较复杂

市政道路工程项目建设施工属于庞大且复杂的系统性工程，需要有效保证各个不同施工阶段相互之间的有效衔接及各施工专业之间的协同化设计。当前在我国市政道路工程项目设计中，基本上仍然采用的是平面设计工作方式，通过前期的技术交底以及召开会议等形式，将市政道路工程项目的信息内容以及图纸设计工作情况进行处理，但是对于各工作单位的信息沟通、资源合理调配、施工进度控制以及安全质量管理等相关工作开展的统一性有所不足，工作效率偏低，同时各工作单位信息沟通不及时，经常会出现一些重要的施工信息传输受阻问题。。现代高速市政道路工程项目施工规模相对较大，对各环节的施工技术要求较高，设计及施工周期更短，因此，在市政道路工程项目建设工作过程中，要求工作人员之间需要进行频繁的信息交换和处理，有效保证市政道路工程项目建设工作的顺利进行。由于对BIM技术的使用程度有所不足，在实际工作过程中延续使用传统的工程项目施工与管理工作方式，造成上述很多问题无法得到合理解决。

3 BIM技术在某某市政道路工程设计中的实践应用

3.1 工程概况

本项目位于长沙市开福区金霞分区，根据规划，本项目为南北向主干路之一，往北快速联系长沙市区，属于高品质新建社区内的生活服务型道路建设项目，项目现状场地为已征收待开发区域，建设条件简单、控制因素少，片区将打造集居住、商业、学校、公园为一体的高品质社区，具备落实 “精美长沙、精美街道” 等先进街区设计理念的良好条件。

3.2 BIM技术模型建立和深化应用策略

3.2.1 倾斜实景模型

利用无人机倾斜摄影与BIM技术结合，将航拍图片生成实景模型和BIM三维模型进行结合，可以直观地了解项目沿线周围的环境。倾斜实景模型与BIM模型的结合，有利于业主及设计方充分地对前期的城市规划、设计方案等进行了解。更好地对方案和规划做出修改和整体布局。同时实景模型对征地拆迁、施工场地布置都有着极大的助力，方便参建各方把握工程整体情况。

3.2.2 管线综合及碰撞检查

市政工程在设计初期，由于专业繁多且各专业间人员分工不同，很容易造成各个专业间的碰撞问题，在管道工程中更是如此。运用BIM模型，系统地进行各专业的虚拟排布，事先排除施工隐患，做到心中有数。利用BIM模型进行碰撞检测，可以提前发现内部的碰撞问题，从而达到对设计图纸的三维校核审查；BIM模型所见即所得的特点，大大提高了各方的沟通效率，避免空间冲突与各专业碰撞，防止施工阶段的返工等。

3.2.3 场地布置

在项目建设过程中，受制于场地实际情况与制定人的思考周密程度，难以保证场地布置尽善尽美，而后期的反复更改不仅造成了工期与经济的浪费，更不顺应当代绿色施工的潮流。通过BIM技术可以有效解决现场施工场地平面布置问题，解决现场场地划分问题。

按安全文明施工方案的要求进行修整和施工；临时施工用水、用电、道路按施工要求标准完成；为使现场使用合理，施工平面布置应有条理，尽量减少占用施工用地，使平面布置紧凑合理，同时做到场容整齐清洁，道路畅通，符合防火安全及文明施工的要求。施工过程中避免多个工种在同一场地，同一区域进行施工而相互牵制、相互干扰。施工现场设专人负责管理，使各项材料、机具等按已审定的现场施工平面布置图的位置推放。

建立不同施工阶段的场地布置模型，以模型为基础进行场地布置深化，同时实现快速生成二维的平面布置图，达到科学、合理布置的目的和绿色施工的目的。

3.2.4 施工BIM模型深化设计

深化设计是设计人员在原设计图纸的基础上，结合现场实际情况，对施工图纸进行完善、补充、绘制成具有可实施性的施工图纸，深化设计后的图纸须满足原设计技术要求，符合相关地域设计规范和施工规范，并通过原设计单位的审查，可以直接指导施工。深化设计的内容主要包括各专业的深化设计以及专业间的协调深化设计。利用BIM软件的三维可视性、可出图性，将深化设计是应用BIM软件进行深化设计工作，极大地提高了深化设计质量和效率。

深化设计模型包括但不限于路面、管道等子模型，支持深化设计、专业协调、施工模拟、预制加工、施工交底等BIM应用。

3.2.5 BIM辅助设计

利用BIM模型与倾斜实景模型，校核道路与周边既有建筑物三维空间关系，直观真实地反映项目位置与环境关系，提高设计方案的比选及决策效率，使新建工程与原有工程更好地融合。利用BIM模型进行雨水、污水、给水、电力、通信管道及管廊的综合设计，校核管线碰撞情况，提出有助于优化设计的反馈意见，对于存在碰撞的部位及时调整，避免后期影响施工以及成本的增加。利用BIM模型还原道路车道布置、慢行系统布置、公交停车位设置、重要标志标牌、设施及景观等设计内容，实现对设计的整体呈现。

3.3 BIM技术的应用要点

3.3.1 道路铺装设计

综合考虑新建路面，兼顾高温、多雨等特点，考虑全寿命周期成本，遵循 “技术成熟、性能优良、造价合理、美观耐用” 的原则，并结合就地取材，简化施工，缩短工期的原则进行路面设计。

3.3.2 路面设计

交通量、交通组成和道路等级，道路使用性质对路面以及面层的功能要求。目前城市道路中采用较多的路面结构形式是水泥混凝土路面与沥青混凝土路面，水泥混凝土路面的主要特点是路面强度高、稳定性好、耐久性好，行车舒适性较好，但有接缝，维修较为简单，造价经济。沥青混凝土路面结构主要特点是: 一次施工成型，路面平整美观、无接缝、行车舒适、耐磨防滑、噪音较低、养护维修简便，使用年限较水泥混凝土路面短，造价较高。经过综合比较，根据对本项目交通特性的分析，路面面层设计应更多的考虑行车舒适性、防滑性和与环境的协调性能，本项目采用AC-13C沥青砼路面结构。

3.3.3 自行车道设计

自行车道铺装材料总体上满足耐久性、防滑性、低维护、环境协调等方面的要求。材料须足以承受额定荷载，颜色应以低饱和度素色为主，以减少后期维护成本，保持路面风貌协调。针对目前长沙市非机动车道不连续，路权不明晰等问题，为保障非机动车出行路权连续性、出行安全性，规范自行车行驶路线，提升服务品质和骑行意愿，根据《长沙市非机动车交通组织设计指南》和《长沙市自行车道彩铺、栏杆设置技术指南 (试行)》的要求设置非机动车道导流标线。路面构成了城市道路的背景，美观且稳定的高品质街道环境是我们的追求。

3.3.4 人行横道设计

根据研究，人行道品质是城市道路空间品质的决定性因素，因此提升人行道的品质应该作为道路空间提升的第一步。人行道应简单耐用，维护良好，能将环境中的不同元素融合在一起，使得行走体验更加舒适愉悦。人行道铺装色彩应考虑与周边建筑、城市景观风貌的协调统一。街道铺装应注重交通性与功能性，采用单色或相近色，保持视觉的统一，重点突出交通标识系统的色彩。结合导则，采用600*300*50麻石板铺装，铺装色调以灰色调为主 (浅灰、深灰)。一般情况下砌块横缝与路缘石成90 度角。道路实施时应考虑铺装的布局，使得现场二次切割最少化，同时避免路面出现切割的长砌块。人行道与建筑退缩空间、地下空间出入口或路灯相连时，应特别注意与其现有铺装边缘相对齐，以确保人行道铺装与周边环境的衔接。路口人行带采用 “人” 字型铺装时，砌块顶点需排列于扇形区域中心线上。控制带及建筑前区铺装控制带中通行通道应与道路人行道铺装相统筹考虑，采用麻石铺装，形式应简洁大气，连贯性强，铺装色调应与人行道相同，建筑前区及控制带中休闲区铺装采用麻石铺装，与周边建筑风格相协调，铺装形式应现代简洁，铺装色调铺装色调应与人行道相同。道路两厢未开发地块总图设计应充分考虑道路设计标高，综合考虑道路横坡及两厢控制带坡度等因素，地块总图与绿线位置高差不得超过50cm。沿街建筑底部6 ～9m以下部位应进行重点设计，提升行人的视觉体验；建筑沿街立面底层设计应注重虚实结合，避免大面积实墙与高反光玻璃；鼓励沿街建筑提供精美、丰富的细节，对建筑入口进行重点设计。

3.3.5 建筑前区停车位设计

本项目两厢建筑前区及控制带中建议结合两厢用地情况布置相应临时收费型机动车地面停车位 (学校区域)。对于需建地面停车场时，停车区应处理好与道路景观风貌问题，停车区域步行空间之间应设置不少于2m宽的绿化隔离带，隔离带应分段设置，单段长度不宜超过15m，间断宽度不少于2m，便于道路与建筑前区慢行系统连接，间断处取消停车位设置。

3.3.6 无障碍空间设计

第一，盲道项目人行道科学、合理设置行进盲道和提示盲道，盲道应避开各类市政管线井盖。人行道的盲道应能引导进入建筑前区，建筑前区如设有花坛、围墙等障碍物时，行进漫道应与其相距50cm以上。建筑前区提示盲道砖、行进砖的尺寸与花纹宜与人行道统一，商业区可根据建筑前区空间铺装采用不同形式的盲道砖。第二，无障碍坡道。城市精细化、人性化设计中的重要一环，缘石坡道使人行道和机动车路面能平顺过渡，解决了人行道路缘石带来的通行障碍。方便了出行不便者的通行，确保所有人都能够安全、方便地出行，并提升出行体验。缘石坡道需符合无障碍设计的要求，做到舒适的坡度，平顺的衔接，顶端与人行道路面齐平，底端与机动车道齐平。本次设计在沿线村道接入、单位小区开口采用全宽式，正常的规划相交道路口采用三面缘石坡道，保证行人过街的舒适性。

3.3.7 交叉口小转弯半径设计

对于道路交叉口，本次设计结合路口情况，对新建道路采用6m的缘石转弯半径，缩短行人过街距离，引导机动车减速右转。缩短人行过街距离，减少过街时间，增加街角空间设置口袋公园。针对道路偶尔存在的大型车辆和消防车辆进入的偶发情况，可通过临时借道满足相应转弯要求。对于已建道路，按预留缘石转弯半径衔接。