探究城市道路设计中BIM技术的运用

陈马乐

引言

城市道路是城市基础设施，其设计规范质量直接关乎到城市的发展，且关乎到城市居民的日常生活。BIM技术是基于三维数字技术而构建起来的信息模式。在城市道路设计中应用BIM技术替代传统技术，可以提高设计质量，保证设计效率，使得道路设计与时代的发展相适应，交通运输效率也得以提高，对城市更好地发展也可以起到一定的促进作用。

1 BIM技术的概念界定

BIM技术应运而生，多用于建筑领域，通过启动BIM技术实施工程设计和工程管理，实现了设计管理与设计技术融合，实现了建筑工程的全方位管理，为建筑工程项目的生命周期提供了保证。随着近年来城市公路建设如火如荼地展开，道路设计越来越受到重视。企业要将建筑设计的优势充分发挥出来以扩展利润空间，就将设计纳入到管理范畴，应用BIM技术进行设计，实现设计管理。在城市道路设计上，可以对道路管理设计工作整体性规划，各种技术细节以及管理细节都可以在BIM软件模型中体现出来，其优势在于，将各种设计管理信息系统化，构成了为城市道路设计提供的专属模型，通过运行这种模式，就可以对各项设计管理工作采用数字技术体现出来，融入到道路工程项目的各个环节中，设计管理信息可以为工程项目提供全过程服务，保证道路设计管理工作高效有序地进行。

1.1 BIM技术分析

BIM技术就是建筑信息模型，是英文Building Information Model的缩写。使目前技术中较为先进的数字化信息技术，在各行各业也得到更为广泛的应用。BIM技术具体在设计道路中应用的就是对建筑相关的信息进行收集，以此建立的信息模型。使用此技术，使设计道路的工作效率得到提高。

1.2 BIM的应用率

BIM的应用率指的是涉及BIM的项目在企业项目总数中所占的比例。施工企业的BIM应用率目前高于设计企业的应用率，预计未来两年这两者间的差距还将拉大。接近46%的设计企业目前应用率低，仅在不到15%的项目中应用BIM，而施工企业中的这一比例不达到31%。52%的施工企业预测，未来两年内，他们将在30%以上的项目中应用BIM。与此相比，设计企业中的这一比例仅约36%。

1.3 BIM模型精细度的熟悉程度

建筑设计和施工中最常见的低效现象之一是，不同项目相关方需要在项目的各个阶段于多类技术工具中手动重新创建信息。这涉及重复工作并可能引发信息误读和信息错漏，经常在项目后期导致代价高昂的问题。BIM最高效且最具变革意义的功能是，输入一次项目相关信息后，多个用户即可迅速切实地访问此类可靠数据。BIM集成的信息以数字信息形式存在，因此其他技术工具也可读取这类信息，并在项目全程中报告各个参与方的工作流程。建筑设计和施工企业获取上述BIM收益的一个关键前提是，所有项目参与方都能清楚认识到模型在生命周期中任意给定时刻包含哪些可信赖的可用信息。新编制的“模型精细度”参考标准可在这一方面发挥极其重要的作用。

1.4 BIM模型精细度的熟悉程度和采用率

BIM应用率高的企业的模型精细度采用率也更高。在BIM应用率高的企业中，33%的企业更为频繁地采用了BIM精细模型。这一数据是BIM应用率低的企业的两倍多。这表明精细模型的采用率的增长可能与BIM实施的拓展呈正比。精细模型在全球建筑经济中的前景对所有设计企业和施工企业而言，未来的两大任务是采用精细模型来改善基于模型的协作和整合，同时通过获取BIM效益来为所有项目参与方创造更好的项目成果。

1.5 Civil 3D建模流程

Civil 3D是一款旨在面向土木工程设计与文档编制的建筑信息模型的制图软件，它能帮助土木工程专业人员保持协调一致，更轻松、更高效地探索设计方案，分析项目性能，并提供相互一致更高质量的文档。Civil 3D在市政道路中建模流程主要如下：首先通过原始测量数据建立三维地面模型，对三维地面模型进行处理后，通过按照布局创建路线或从对象创建路线两种方式进行道路中心线选线，通过三维地形作为设计的基本资料，创建纵断面，完成纵断面拉坡设计，结合交通行驶需要和交叉口的布设要求进行道路标准段、展宽段、渐变段等平面细部设计，最后自定义部件，通过部件创建道路装配，建立道路模型，流程如图1所示。

图1 建模流程图

2 城市道路设计中应用BIM技术的意义

2.1 充分表达设计的意图

BIM技术到道路设计中的应用，使得道路的三维设计模型构建起来，可以提高设计图的视觉效果，对于设计中所存在的不足也可以一目了然。在城市道路设计中应用BIM技术，对于道路设计完工之后的效果也可以准确描述，让你们对道路设计情况可以直观获得。应用BIM技术中，还可以准确对表达设计意图。

2.2 具有高度精确协调性

设计城市道路的过程中，采用BIM软件进行设计具有良好的适应性，杜设计上不会产生很大的误差，为城市道路施工提供有价值的参考依据，确保道路工程施工建设有序展开。应用BIM技术构建城市道路数据模型，可以使得属性数据精确，几何数据信息准确无误，将工程量确定下来，使得城市道路工程施工中，各项专业技术协调进行。

3 BIM技术在道路设计中的具体应用分析

3.1 用BIM技术进行道路规划

城市的地下空间被充分开发利用起来进行道路设计，可以提高城市地下空间的利用率。在进行道路设计中就可以运用BIM技术对地下空间系统性规划，以使得地下空间被充分利用起来。BIM技术在应用领域中可以充分地发挥其协同功能和分析功能。将这两项功能用于城市道路设计中，构建城市道路三维立体图形，利用图形计算地下空间的可利用性，并进行整体性规划。将城市中的地下空间与地上空间相比较，不仅空间的格局复杂，而且属于是隐性工程，这就必然给成本是道路设计造成了一定的难度。特别是城市道路工程属于是市政地下工程，在地下空间中还有其他的辅助性设施，就需要道路设计中合理规划地下空间，以使得地下空间中的辅助性设施的运行不会受到影响。将BIM技术充分利用起来，可以实现道路设计图的透视化，对于道路设计效果都能够做到一目了然，即利用软件将与道路设计相关的信息输入到BIM软件中，包括道路、互通区、被交道、断面、超高、加宽、平交口、隔离栅、桥梁、护栏、隧道、竖曲线、涵洞、平曲线等。对于地下空间的道路设计要从整体的角度合理规划，能够确保地下道路分布合理，结构连通，而且还可以利用BIM软件将土方量精确计算出来。当道路设计完成之后，还可以运用BIM技术对所设计的地下道路加以论证。

3.2 三维建模设计

由于和国外的BIM技术相比，我国在技术利用以及相关产品上都是落后于国外的，一直到21世纪之处才开始慢慢发展。随着BIM技术的不断成熟，现如今在各个行业中已经得到更为广泛的应用，而且在其社会效益以及经济效益上也收获颇丰。在道路设计中由BIM技术衍生出了许多的设计软件，其都是可以构建三维的设计信息模型的，BIM技术的未来发展中，模型就会将有更多的子模型出现，而这些模型又都是精确度比较高而且更加精细的模型，这种模型方式的利用，使道路设计更为方便，在未来得到更为精确化的设计（图2BIM技术在三维建模技术）。

图2 BIM技术在三维建模技术

3.3 用BIM技术进行地下道路系统的设计

将BIM技术全面应用于城市道路的设计、施工全过程，通过方案模拟、深化设计、管线综合、资源配置、进度优化等，利用BIM技术对道路的节点、监控中心结构、装饰等进行建模、仿真分析，提前模拟设计效果，对比分析，优化设计方案。结合地下道路的综合管廊深基坑支护方案利用BIM的3D实比例模型进行道路与管线交叉线路检查。将模型导入到Navis works软件，采用第三人行走模式，进行净空检查。采用虚拟漫游技术，结合勘察资料、设计图纸，利用BIM技术建模，厘清桩端持力层、岩面等关键隐蔽节点，将施工管理控制措施制定出来，对于交叉节点采用三维透视图。利用道路、结构、管线的综合3D模型及Navis works软件虚拟漫游，实施道路设计图的可视化交底，并做好效果评估，及时纠偏。利用BIM的参数化、可视化模型等特点，对施工资源调配及进度优化控制。

4 结束语

综上所述，中国的城市化发展，基础设施建设越来越受到重视。由于城市空间有限，使得城市道路设计中对于空间合理利用成为需要重视的问题。除了道路设计之外，地下空间也被充分利用起来。在城市道路设计中应用BIM技术，就是将这种技术的优势充分利用，使得道路设计实现了立体化，而且会产生透视感，从BIM软件的功能上来看，其还具备多元信息的储存功能，将城市道路结构特征呈现出来。特别是在城市道路设计中所涉及到的建模参数、所利用的标准化模块，以及项目模型和数据等等都存储在可以在BIM产品库重复利用，为城市道路的设计管理提供技术条件。

[1]邱华棋.浅析BIM技术在市政道路设计中的应用研究[J].智能城市，2016，5（02）：112.

[2]郭高洁.浅析BIM在城市道路设计中的应用[J].四川水泥，2016（05）：70.

[3]余萌.BIM技术在市政道路设计中的应用研究[J].四川建材，2016，42（02）：149～151.