BIM技术在道路工程设计中的应用研究

蔡伟

摘 要：道路作为生活中重要的基础设施之一，其承担着交通组织、人员集散等一系列功能，各种车辆和行人作为道路的使用者，在满足其通行需求后，道路的安全性和舒适性也成为影响其设计成败的诸多因素。道路的人性化设计也多从使用者的角度出发，通过提升道路的安全性和使用舒适性来作为设计改进的方向。

关键词：BIM技术;道路工程设计;应用研究

0 引言

道路工程是基建工程项目中的重点，需要对工程的施工环境及施工过程进行全面分析，预判并解决相关项目问题。要达到这一目标，以建筑信息化模型构建为主要形式的BIM技术，在道路工程设计中大有用武之地。

1 BIM技术在道路工程设计的重要性

道路是现代化重要的组成部分之一，是现代化必备的基础设施。近些年来，快速发展，人口急剧增长，各种交通工具大量出现，导致交通堵塞日益严重，特别是国家大力发展智慧战略的提出，这些都对道路前期规划设计的科学性提出了更高的要求，如何做好道路的前期规划设计已成为促进发展的重要课题之一。现在，道路的规划设计通常采用的还是传统的二维设计方法，这种设计方法的局限性大、设计效率低、不直观，难以满足越来越复杂的道路规划设计需要。近年来，BIM（建筑信息模型）技术的发展引起了广泛的关注，BIM是一种全新的设计、建造及运营管理方法，将规划、设计、建造、运营等各阶段的数据资料全部包含在3D模型中，使工程项目整个生命周期中任何阶段的工作人员在使用该模型时均能拥有精确、完整的数据，帮助项目设计者提升决策的效率与正确性。

2 道路交通设计思路

2.1 合理规划不同道路

首先，要设计好快速路。快速路主要负责为车辆提供长距离快速道路行驶服务。在设计期间，要注重将所有城内交通片区、对外交通有效连接起来，保证疏通效果，要保证快速路在4条以上。其次，要设计好主干路。主干路的功能在于连通对外交通和内部。主干路的设计要保证具备4条机动车道、两侧分隔带隔离而成的非机动车道，以此提升道路交通能力;对于主干路的交叉口部分应适当扩建，防止发生交通拥堵问题。最后，在设计次干路方面，要注重充分发挥其集散功能。将次干路设置在公共住宅和建筑区域，从而有效提供生活服务。在设计支路方面，应当将其设置在居民住宅处，注重为人民群众的步行、自行车的行驶、公交汽车的行驶提供便利服务。

2.2 因地制宜设计路面排水系统

因地制宜的利用道路范围内绿地储排水空间，从径流直排模式转化为低影响开发措施综合利用，增加径流排水路径长度，除排水外，增添渗水、蓄水等功能，限制径流峰值。充分利用路面横断面、纵断面、路基及路面优化设计，提升道路系统排水能力。

3 BIM技术在道路工程设计中的应用

3.1 道路场地选址规划设计中的BIM技术应用

道路工程在立项建设后，除了在原有路桥基础上进行扩建外，如涉及到新修道路及隧道建设，首要考虑内容要素是路桥工程场地选址规划。只有合理选择路桥工程地址，才能使道路的交通枢纽作用充分发挥。而场地规划状况也会对道路设计质量产生直接影响。传统设计模式框架下，道路工程场地规划设计主要采用项目勘察人员进入现场勘察获取数据的方式完成，这一规划设计方式一方面需要大量人力物力，勘察设计的效率也受到影响，另一方面采用人工勘察规划设计时容易出现数据参数不精准或存有误差的情况。为此，要使道路场地规划分析兼具效率及精度，可以引入BIM技术，对规划设计进行补充完善。

3.2 道路横断面精细化设计

道路的横断面设计内容包括路基、隧道等。在InfraWorks中可以进行路基横断面的精细化设计，根据不同的路段，确定设计出相应的路基横断面尺寸和样式，满足特殊要求。根据地形地物及设计规范确定、隧道的里程位置，在InfraWorks中，编辑、隧道的样式，在模型中进行绘制和调整。对于一些特殊重点的路段，如果InfraWorks中、隧道的样式不符合项目要求，还可以在Revit平台中进行精细化设计，对于重点地段的梁体、桥墩、桥台以及附属设施模型参数化建模，精确拼装，再导入InfraWorks中，以确保道路设计符合要求。

3.3 在地下管线综合设计中的应用

道路下方都埋设了大量管线，如：照明电缆、给排水管线、电力管线、热力管线、燃气管线、通信管线等。为避免在道路施工中破坏地下管线，在施工范围内，各专业需要对工程管线竖向高程、平面位置等做好协调工作。应用BIM技术，可对地下管线分布情况进行三维可视化模拟。利用MagiCAD软件进行地下管线建模，然后结合不同管线的施工图纸进行合理划分，在建模时严格遵循“大管让小管，自上而下”的建模顺序，以降低管道改建和调整的难度。建模完成后及时开展交叉碰撞检查，按照检查结果确定是否需要对管线进行调整。在道路预留和预埋设计中，通过BIM技术，可精确定位预留孔洞的具体位置，按照设计、分析、模擬的设计思路，对实际工程状况进行动态表述，从多专业的角度入手进行合理设计，在BIM软件中，模拟出具体的分解结果，进行有针对性的解决，提升设计效果，缩短设计时间，为动工建设留下充裕的时间。

3.4 道路综合管廊设计中BIM技术的应用

道路综合管廊设计及管理维护对整个路桥工程的周期寿命有重要影响。在这一环节中，BIM技术的应用可以贯穿于路桥综合管廊的设计、施工、竣工等全过程阶段。具体而言，其应用要点如下：第一，在综合管廊施工图设计环节，BIM技术可以应用于入廊管线施工图设计及管廊廊体施工图设计中。选用BIM技术进行综合管廊工程建模，参考施工影响因素，得出施工设计图纸，指导管廊施工。第二，在综合管廊施工阶段，BIM技术的应用范围较为广泛，主要涉及到如下几个方面：①对路桥综合管廊施工中所用到的设备元件，如预制构件等进行数量、规模、技术方面的模拟。用3D模型的方式明确管廊预制拼接制作、检验、养护等主要步骤，然后满足质量及技术条件后，开展施工现场的拼装吊装作业。②管廊施工方案的执行及监督，尤其是在技术交接重难点上，使用装有BIM可视化模型软件的移动终端设备，可以针对设计图、施工图、施工数据参数等进行便捷观察和管理，从而提高道路综合管廊设计质量，为后续的管理维护打好铺垫。

3.5 道路路基优化设计中的应用

在道路工程路基设计中，应重点关注挡土墙碰撞问题，在路基设计方案优化中，可利用BIM技术创建道路工程三维模型。比如，在某道路工程设计中发现，挡土墙存在碰撞隐患，在实际施工中，会对施工质量以及施工进度造成不良影响。对此，可采用BIM技术对设计方案进行全面分析，然后提出整改意见，同时，对于挡土墙边缘位置，也需进行优化设计，避免在施工过程中对生态环境造成不良影响。在挡土墙结构设计中，可利用BIM技术软件进行建模，创建挡土墙三维模型，然后通过BIM设计软件平台进行计算分析，对设计参数和方案进行优化调整，保证挡土墙结构的稳定性。在利用BIM技术创建三维模型后，可根据距离理论对挡土墙结构进行验算以及模拟分析，制订完善的设计方案。

4 结束语

综上所述，BIM技术作为设计的新工具，只有与设计深度融合，充分发掘传统设计中不易解决的问题，才能真正发挥BIM技术应用的价值，更好地为设计服务。

参考文献：

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[3]张晓恒.BIM技术在市政道路设计优化的应用研究[J].智能城市，2019，11（15）：35-36.

[4]刘丽娜，李筱楠.BIM技术在城市地下综合管廊施工中的应用[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2017，9（12）：90-92.