BIM技术于市政立交工程方案设计中的应用

罗超，曾娟（南宁市城乡规划设计研究院 广西 南宁 530002）

0 引言

BIM即为建筑信息模型，简单可理解为带有全部信息的数字化模型。现阶段国家大力推广BIM技术普及，2016年住房和城乡建设部发布《住房城乡建设部关于印发2016~2020年建筑业信息化发展纲要的通知》预示着BIM将成为行业的发展方向。相比于建筑及机械等行业，市政工程BIM起步较晚，但其发展迅速已成燎原之势。对于市政立交工程而言，由于其复杂的空间关系，BIM技术的应用对其具有革命性意义。

1 市政立交工程特点

市政立交主要有分离式立交和互通式立交之分。分离式立交多用于高等级道路与低等级道路相交的立交形式，不需实现转向需求，其技术及条件较为简单；互通式立交为相近或相同高等级道路相交，需要实现其相互之间交通转换的立交形式。

市政立交主要有以下两个方面特点：立交形式多样，选型难：市政常用互通式立交主要包括菱形立交、苜蓿叶式立交、蝶形立交、半定向立交等一种或多种组合形式，设计首先需要在众多类型中确定立交选型；市政立交工程空间关系复杂、制约因素多：包括立交自身空间交叉关系，立交与地下管线、管廊、隧道、轨道交通的衔接与交叉等诸多方面，立交设计需梳理各方面之间的衔接及相互影响关系。

市政立交方案设计需要解决的核心问题是立交选型决策、立交空间及技术问题，其中立交选型为其重中之重，其主要受交通需求、用地需求及经济、社会等多方面影响；立交空间问题需要各专业相互之间协调、配合解决；立交技术问题解决需要结合技术、知识、经验等诸多条件实现。

2 传统设计于市政立交方案设计上的局限性

传统CAD二维设计经过几十年的发展，如今已成熟且应用广泛，相对于画板时代其计算机绘图技术具有划时代的意义，具有高效、快捷、精确等诸多明显优势。于普通市政道路工程方案设计中，影响因素较少、空间关系简单、各专业分界明显，传统CAD二维设计可完全胜任。

相对普通市政道路工程，市政立交工程更加复杂，主要体现在立交形式多样、空间关系复杂、成果难以完整展示等。传统二维平面设计在立交方案设计中存在着设计难度大、设计精度及效率难以保证、空间分析能力弱、效果难以表现、验证困难且难于决策判断等诸多问题。故市政立交工程的方案设计过程往往是一个复杂的系统工程，其设计及决策过程需要大量的工作以及时间，而BIM技术作为开创性设计手段为解决此类问题创造了条件。

3 BIM技术于市政立交方案设计上的优势

BIM技术作为新兴技术，相对于传统二维设计，其设计理念发生了实质性的变化。首先，BIM技术实现从二维到三维质的改变，BIM技术通过建立三维建模实现数字化、信息化设计，与普通的3D模型不同的是，BIM模型含有工程设计全部信息，如材料组成、尺寸、建设条件等，使设计集成简化，并保证设计精度；其次，BIM技术模型可实现各专业协同设计，即基于同一模型条件下集成工程范围内所有建设条件，包括道路、桥梁、排水、交通、景观、照明等各个专业，使专业之间衔接更高效、准确；再次，BIM技术可进行成果验证，由于数字化模型及协同设计，可实现专业自身及专业之间的核查，如材料核查、尺寸核查、坡度核查、视线核查、空间关系核查等，保证设计准确性及精度；最后，BIM技术成果展示效果显著，由于其采用三维真实化建模，BIM成果可实现全方位、全立体的建成效果展示，对多方案比选及决策判断具有极大的促进作用。

4 BIM技术于市政立交工程方案设计中的应用

市政立交工程复杂，BIM技术的应用对其方案设计起到极大的促进作用。首先，对现有资料进行建模，包括地形地貌、物探资料等，分析基础条件对立交的影响，为立交设计提供依据；其次，市政立交工程环境复杂、形式多样、决策困难，BIM技术通过立交三维化建模，实现立交选型方案落地比选，直观判断其与周边的环境互适性、用地适应性、场地衔接性等关系，有利于立交选型决策；第三，市政立交工程空间关系复杂，通过BIM技术建立总体场景，将所有专业集成，可直观判断立交整体协调性、立交净空是否满足要求、立交桥梁桩基与各类管线净距是否满足要求、立交各类构筑物之间是否存在碰撞、立交三角视距是否受到结构物、树、灯影响等等，为立交技术可行性提供保障；第四，立交建设的根本目的是为交通服务，利用BIM技术对立交交通运行进行真实化模拟演示，将预测交通量数据导入BIM模型，于立交模型中模拟交通运行，可直观判断立交交通运行状态，为立交决策判断提供有力依据；第五，BIM技术立交成果展示效果突出，三维模型可实现立交全方位、全立体的动态展示效果，并可进行后期渲染，对立交于不同的季节、气候、天气等状态下进行模拟分析，可实现立交最真实的效果展示；第六，立交结构复杂，BIM技术将所有信息输入立交模型之中，立交模型结构分块与真实的施工情况一致，结构分块包含施工所需的所有信息，可直接指导立交施工，提高效率；最后，BIM技术可实现立交施工模拟，通过施工模拟演示，保证立交的实施可行性，为立交实施方案决策提供判断依据。

5 BIM技术市政立交工程案例

南宁市某立交工程方案设计复杂，利用BIM技术进行分析，从立交选型建模到立交空间分析，再从立交静态效果渲染到动态交通演示等方面，实现立交高效、准确、合理的决策判断。

图3 立交景观效果

立交从多角度提出方案构思，并分别进行BIM建模比选，并确定以方案一作为推荐方案：

立交协同设计，集成道路、桥梁、排水、交通、景观、电气等工程于同一场景，实现整体协同并进行相关分析：

立交景观效果渲染，并进行季相、气候、天气状态分析演示：

立交交通模拟演示分析，进行最真实的交通模拟分析，判断立交运行状态：

6 结语

图4 立交交通运行模拟分析

随着时代进步及行业发展，BIM设计技术普及以及未来取代二维CAD设计已成为必然趋势。针对传统设计于市政立交设计中存在设计难度大、设计精度及效率难以保证、效果难以表现、验证困难等局限性，BIM技术在参数化建模、专业协同设计、空间关系组织、交通仿真、碰撞核查及效果展现等方面具有显著优势，对复杂的市政立交工程具有重大的促进作用。虽然目前BIM技术尚存在或多或少的问题，但是其解决亦只是时间问题，对此，我们可以展望未来数字模型将会取代图纸出图，实现设计的革命转变。