BIM 在道路设计中的应用探析

裴明武

（兰州路通工程咨询有限责任公司，甘肃 兰州 730070)

0 引言

道路作为我国重要的基础设施决定着人们的出行是否便捷，也体现了国民经济水平高低。在道路设计时会受许多内外部因素影响，导致设计效果与实际存在出入，我国已全面融入BIM 来提高设计效果。该技术有着协调、模拟、仿真等功能，可以预防道路设计中出现与实际不符的现象，实现设计与实际相统一。然而在实际应用过程中，由于受施工环境、辅助设备等因素影响，使BIM 作用得不到有效发挥，需有针对性的加以完善，才能提高道路设计质量，为后续施工提供有力保障。

1 BIM 在道路设计中应用的主要功能

1.1 分析功能

BIM 较为显著的功能便是分析功能。在道路设计中加以应用后可以非常清楚的看到道路交叉分布状况，在设计环节展开高效的分析与调整处理，使后续施工得到有力保障。BIM 的分析功能是建立在数据基础上的，通过对道路工程数据展开分析，并给出有效结论，便于设计人员更好地提出设计方案[1]。无论道路工程项目的设计还是施工环节，都会受一些因素影响，两个环节有密切联系，即便设计方案非常完整，也可能会在后续施工中遇到阻碍。我国当前对于道路工程质量要求非常严格，微稍处理不当就可能会被返工。而通过BIM 能够对道路工程项目展开全面分析，把工程项目存在的弊端直观展现出来，在道路设计与施工全程进行调整，以此来促进道路工程项目顺利发展。

1.2 协调功能

道路设计不仅涉及到设计部门，还需要多个部门共同配合、合作才能达到设计目的。也正是因为需要联系的部门较多，往往需要跨专业、跨领域沟通，使得设计难度较大，此时恰好可以发挥BIM 的协调功能。从传统道路设计领域来看，在沟通时基本上都是通过拷贝、复制的方式，这种传统方法不仅比较费时，有时在信息传播过程中还可能存在丢失、遗漏的情况。而BIM 中可以储存大量模型，能够实现直接合并，有利于各部门、专业更便捷的沟通，当需要探讨问题时也可以在线上直接沟通，有着极高的协调效率。

1.3 表达功能

BIM 本就拥有可视化特征，通过模型可以还原和模拟道路工程项目，把道路设计意图清楚的加以表达。在实际应用时对于道路工程项目的属性和模型划分非常细腻，可以准确读出设计意图，这是传统方法不具备的优势。即使面对较为复杂的道路设计问题，也能在将其转换为模型后简约化，为设计人员提供多重设计思维。

2 BIM 在道路设计中的具体应用

2.1 在模型构建中的应用

构建模型是BIM 的主要功能，通过道路工程数据来建立所需的模型。原本道路设计就会涉及到工程所在的水文、地质等信息，BIM 正是以这些信息为载体构建三维道路模型。在构建模型之前，施工单位需要通过无人机等科技产品展开实地勘察，同时借助地形图数据完成转换工作，以此来获得准确的工程项目参数。在模型建成后可将地形曲面的高程点进行标识，设计人员则可以根据该标识快速找到施工所需的高程点[2]。由于在道路施工中会受许多因素影响，避免在设计环节出现任何影响较大的问题，在构建模型后对施工过程展开模拟。可发现施工中可能存在的隐患，帮助设计人员及时更改设计方案，在一定程度上提高了施工安全与稳定。而且，BIM 还可以在构建的模型中将工程所在地面的起伏情况以多种颜色加以体现，把与道路工程有关的信息转变为三维模型，大大提高了设计精确度，将地质与地物的关系直观展现在设计人员眼前，有利于提高设计实用性。

2.2 在纵断面设计中的应用

在道路纵断面设计时应用BIM 可以通过专业软件实现分段施工，在BIM 软件中可对纵断面直接生成。在实际设计的时候，设计人员可以根据软件中实际的操作工具对道路纵断面信息进行修改完善，一直到与施工实际相符为止。设计人员必须确定设计结果和实际结果间的偏差大小，严格将偏差控制在允许范围内，如果偏差过高，就需展开适当调整，总之要确保纵断面设计是合理科学的。为了提高纵断面设计成效，还把BIM 融入营地设计上。在具体设计时，设计人员需先借助CAD 展开二维规划，再利用BIM 对模型加以导入，随后根据道路工程施工所需展开进一步设计。BIM 有着可视化的特征，这一特征在道路纵断面校对上有所体现。可利用BIM 对道路纵断面展开综合校对，对设计图纸进行整合，使设计人员能够清楚的看到设计图纸是否存在不足，帮助后续展开优化工作。

2.3 在横断面设计中的应用

道路的横断面设计主要包括路肩、行车道、人行道、边坡等，可通过BIM 打造模板，将横断面的端点、组件等进行覆盖，也可对横断面进行拼接或组建。对于道路横断面而言，在设计时设计人员必须考虑到重量、车流量等实际情况，确保横断面具备较高的承重能力，可以满足车流量的通行需求，这样的道路设计才具有实用价值。如果依靠传统人工设计很难准确掌握，因此就需要发挥BIM 的优势，在获得足够参数的支持下展开布局，给设计工作带来强有力的支撑。在现状上进行优化，提高横断面设计方案的适用程度[3]。

2.4 在中心线设计中的应用

中心线是道路设计的关键，在设计初期就需将中心线的具体位置确定出来。中心线设计需考虑到诸多因素，既要结合设计规范来设计，又要严格遵守中心线设计标准。道路中心线的设计内容主要涵盖转角、直线与曲线长度等。在运用BIM 时，设计人员需根据中心线设计规范将其导入至软件中展开线性拟合操作，并在对话框中填入名称，选择对应的样式和标签集，以此来完成中心线设计工作。

2.5 在景观布局中的应用

道路景观布局就是指道路工程周围的植物分布，这些植物不仅起到了美化、绿化作用，如果设计不合理甚至可能埋下安全隐患。在应用BIM展开景观布局时可以通过导入模型加以模拟，明确植物最佳的分布位置，还可以对植物的高度、类型加以明确。与二维图纸不同的是，BIM 更具具象特点，改变了二维图纸的局限，全方位提高道路设计效果，在道路景观布局中发挥重要作用。

3 BIM 在道路设计中的应用困境

3.1 工程项目施工环境较为复杂

众所周知，道路工程的长度较长，涉及到的施工范围非常广泛，而且大部分道路工程所在环境都比较复杂，这给BIM 的应用带来了难度。由于受到外界环境因素制约，导致BIM 优势作用得不到完全发挥，进而制约道路设计工作发展。尤其是在三维模型构建等方面面临较为严峻的挑战。工程项目参数是BIM 应用的必备条件，BIM 的应用必须建立在道路工程参数基础上，由于道路工程所涉及的施工范围较广，有些数据很难完整采集，无法为BIM 建模提供数据支持。再加上道路工程所在地的环境复杂因素，使得交叉设计内容较多，即使施工单位引入了BIM，也不能发挥应有效果[4]。

3.2 辅助设备缺乏统一完善

虽然BIM 有着许多优势，但BIM 的应用必须依靠完善辅助设备支撑，如设备工具、系统平台等，这是技术作用发挥的重要前提。目前在道路设计中应用比较广泛的BIM 软件平台有Power in Roads、Road leader等。从整体来看应用的系统平台较少，且BIM 在道路设计中的应用时间并不算长，缺乏工程项目实践经验，很难在根本上提高应用效果。同时，道路设计涵盖了许多专业知识，除了涉及工程专业外，还与照明、电力、给排水等专业知识密切相关。这些专业知识与现应用的BIM 系统平台连接还不够紧密，这就使得BIM 在道路设计中的应用范围有限。要想充分发挥BIM 的道路设计功能，就必须在辅助设备上下功夫。

4 BIM 在道路设计中的应用促进策略

4.1 进一步完善数据采集分析

BIM 运行必须得到数据支撑，针对当前道路设计中存在的数据采集困境，必须加强完善力度。施工单位可以通过BIM 技术拓宽数据采集范围，充分利用BIM 技术优势获得更广泛的道路工程项目数据。比如，可以利用无人机展开数据采集，在得到控制的情况下获得道路工程相关数据。无人机根据数据采集区域坐标选择适当的飞行区域，在设置相关参数后会飞行到指定位置，随后展开采集工作，在一些比较复杂的道路地形上便可以使用无人机。相比传统数据采集方式，无人机结合多种科学技术，可以自由调整高度，在展开拍摄时不仅可以真切还原道路工程项目真实情况，还可以深入地表获取实质性参数。在后续构建三维模型时便能够提供有力依据[5]。待数据采集完毕后，工作人员需对数据进行统一分析、录入，为BIM 应用奠定扎实基础。

4.2 加快设备引入创新

作为道路设计的关键技术，还应对BIM 辅助设备予以创新。有些施工单位正是由于没有意识到辅助设备的重要性，使得BIM 作用发挥比较浅显。除现常用的软件平台外，施工单位还可以将BIM 和GIS 管理技术相结合，在充分考虑道路工程项目实际情况后，构建一套全新且适用的标准体系。当前，该体系虽然在我国工程项目中已有应用，且获得了优秀成果，但在道路设计领域的使用还未完全普及。在与GIS 技术结合后可以从道路设计初期一直到道路竣工展开全程跟踪，为设计环节提供更多有益素材。同时还可以构建信息化平台，设计人员可以利用该平台优化设计流程，使设计结果与工程实际相符。

4.3 遵循行业标准创新设计模式

无论是从道路领域还是BIM 领域来看，在将两者融合后都必须对模式进行创新，但模式创新必须在遵循行业标准的前提下进行，无论如何改变道路设计模式都不能违背行业标准。现阶段已经研发出了许多插件、平台，如果道路设计依然坚持传统模式，就会使其与BIM 适用要求存在偏差，自然无法有效应用BIM。所以，道路设计模式必须得到创新。在模式创新后不能忽视人员职业素质，施工单位需对设计人员展开培训教育，使其也同样具备BIM 应用能力。由于BIM 会跟随科技进步不断更新，施工单位的培训教育工作应是持续的，确保各个时期的设计人员都能掌握当下先进的BIM 技术，在道路设计过程中创造价值。

5 结束语

综上所述，BIM 有着良好的分析、协调及表达功能，已在道路设计中广泛应用，主要体现在模型构建、纵断面设计、横断面设计、中心线设计以及景观布局等方面。但在实际应用中，由于工程项目施工环境较为复杂，辅助设备缺乏统一完善，导致BIM 作用无法得以充分发挥。为了突破困境，在道路设计时需进一步完善数据采集，统一分析和录入，加快设备引入和创新，在遵循行业标准的前提下创新道路设计模式，提高道路设计效果，为道路工程高质量建设做铺垫。