BIM技术在道路设计中的应用研究

孙坤鹏，马昌魁

（江苏东交智控科技集团股份有限公司，江苏 南京 211100）

国家经济的飞速发展，提高了城市整体的发展水平，也促进了道路工程和相关基础设施的完善。无论是满足城市经济发展要求，还是缓解城市人口增多带来的压力，都必须积极推动道路工程建设，优化道路设计，从而保证交通出行有效性。把BIM技术应用到道路设计当中，是目前提高设计质量的重要举措，同时也能够发现和弥补道路设计当中存在的漏洞，发挥仿真模拟在设计工作当中的独特优势，提高设计效率与整体质量，为打造高水平道路工程提供有力支持。

1 BIM技术的特征

BIM技术是建筑信息模型，通过构建数字化三维模型的方式，可以对项目相关各方对项目设计、建设、运营等整个生命周期的施工方案、进度等信息开展有效管理的技术手段。该技术的特征包括：一是可视化特征。通过对BIM技术进行有效运用，可以把抽象线条转化成为具体形象的设计图，把原本二维设计转化成为三维立体设计，进而给设计人员开展可视化设计提供技术支持和保障。传统设计虽也能把线条设计用图形体现出来，不过BIM技术支持下的可视化是结合给定数据自动生成的，能够获得更为直观和立体的视觉反馈。二是协调性特征。BIM技术实际上是建筑信息模型，能够对设计单位、施工单位、业主等关系进行优化协调。不过传统方法在协调性方面存在一定不足，往往是在出现问题之后才给予一定的解决与补救方案。BIM技术在实际应用当中可以协调各方关系，也能够提前发现和总结容易出现的问题，得到相应协调数据。三是模拟性特征。BIM技术能够实现仿真模拟，因而借助模型把工程设计和施工的相关情况体现出来。四是共享性特征。在项目实施环节不同专业人员在施工工序方面是具有差异的，为了促进信息的高效率流转交流，就必须确保信息共享路径顺畅。BIM技术能够在同样的模型之下，对各种信息进行有效创建与修正，因而能够流畅流通于不同参与者，也便于对项目的实施管理，及时发现并且处理问题，保证专业协作有效性。五是关联性特征。信息关联性是便于管理者管理项目的有效渠道，通过对BIM技术进行有效应用，可以进一步密切信息关联性，便于后期的模型修改与调整。

2 BIM技术在道路设计中应用的意义

在道路设计中，为了有效满足交通发展要求，助推道路设计现代化和信息化，必须根据设计需要灵活应用，BIM技术基于数字化手段呈现工程项目的功能特征，基于数字化模型处理方法，促进各项指标的模块化以及综合处理。利用BIM技术能够把道路设计的有关数据信息保存下来，针对各项指标的数据内容进行整理，以便在模型构建和模型调整中发挥作用。另外，BIM技术基于数据模型模拟能够满足信息沟通共享要求，确保设计效率，同时减少资源投入。在道路设计过程中，BIM技术有着不可替代的应用价值，除了可以满足多元化信息管理要求之外，还可以通过建设模型的方式，把控好项目的方方面面，提升资源配置效率，保证道路设计的综合效益。

BIM技术在道路设计中的应用价值体现在以下方面。一是实现精准测算，降低工程成本。依托BIM技术构建数据信息模型，可以在工程预算阶段精准算出工程量，提升预算精准度，并对同类工程数据资料进行对比，提高施工管理效率，减少资源浪费，为工程建设和发展创造更大价值。二是做好工程项目管控工作。在工程管理中可以通过运用建筑信息模型，实现对各项工程基础数据的整合与应用，进而制定出更加科学的决策，并借助信息对比的方式，了解当前工程成本情况，防范和处理工程风险，提升工程整体的把控效果。三是满足虚拟施工要求，落实协同管理。在BIM技术的支持之下，设计单位可以凭借三维可视化模型做好虚拟施工，借此分析工程建设当中的问题，发现道路设计当中存在的不足，避免资源浪费，确定出最优的设计方案。

3 BIM技术在道路设计中的应用

3.1 分析地形地势

在积极推动道路设计和BIM技术整合应用的过程中，必须循序渐进合理安排各个施工环节，做好3D立体模型设置，以便为项目基础分析提供基本平台。某路桥三维地质模型图，如图1所示。

图1 某路桥三维地质模型图

在模型构建环节，首先分析地势地形环境与相关测量数据，比如关键地形点高程等信息，以便根据原始地形开展设计规划，为BIM技术有效应用打下基础。BIM技术在道路设计当中的运用能够满足数据模拟要求，以便对施工整体进行科学控制。之后对道路项目当中的各种数据资料进行整合，构建专门的数据资源库，并借助软件中的整合研究功能，把这些数据信息导入到模型当中，给设计环节规避风险提供参考，确保道路工程的顺利建设。依托BIM技术构建地形地势模型图，如图2所示。

图2 BIM地形地势模型图

3.2 做好道路设计

基于BIM技术的道路设计，应该把全景视图模式的对应参数进行必要的调整优化，确定道路设计和相应等级的符合程度，评价设计时速能否符合相应标准。认真检查道路交叉口与转弯半径设计的合理性，之后在整个道路项目范围内的桥梁、涵洞等进行恰当标注。对道路工程平面图和设计文件、给排水等专业符合度情况进行全面考核，提前制定出道路实施规划。在纵断面设计环节，必须要全方位考虑排水、地形、净空等要素，由专业工作人员开展一系列的可行性论证，消除其中存在的风险因素和风险隐患，在高程控制中必须遵照平曲面准则。纵面设计必须考虑交叉口处的限制性因素，根据现场具体情况做好数据分析，进而设计道路纵断面。以曲面为参照设计道路模型，尤其是要把控好装配设计、平面线位、纵断面这几个部分，利用REVIT、Dynamo等软件完成精准建模。BIM技术能够满足复杂道路工程模型构建的要求。比如在公路线路的设计过程能够满足路线互通设计、交叉点等相对复杂的要求（如图3所示为某公路互通设计）。在桥梁工程施工当中通过对BIM技术的有效运用化解桥梁横断面上的横坡、沿线路上变化超高难题。除此以外，运用BIM技术还能够立足施工现场的具体情况建造立体造型，使得项目建设各方能够直观感受项目的实际运行状态。

图3 某公路互通设计模型图

3.3 管线管网设计

BIM技术运用信息化模型设计的方式满足项目设计和实施当中的多元化要求。管线管网的设计是不可忽视的内容，而为了确保设计的科学性与合理性，可以运用BIM技术及其综合性功能予以实现。在设计前期阶段，需要全方位考虑各个专业以及各个方面影响因素，针对工程地形、浇筑、设备及管线等做好综合数据的设计安排。管道管网设计必须在设计图中做好详细清楚的装好标注或者是标注好管网中心线。在平面图形当中，应该标注好管道的起始点和其中的关键节点。对于热力工程必须要标注好安装方向以及具体流向。排水工程需要高度关注水流方向和配件的吻合性。在设计管道管网时，要特别关注在BIM技术运用时需识别地下铺设的各类管道，做好管网的有效配置，尤其是发现管道管网当中存在的矛盾和冲突项目。在管道施工过程当中，必须要把控好各种原材料的质量，确保管道管网压力实验检测接头的严密程度，最后清理管道管网，给后续使用提供便利。

3.4 方案比选设计

道路工程影响着城市经济和交通事业的发展，要想节约资源并提高工程效率，必须要做好可行性研究工作，而可行性研究报告会给项目立项和具体实施带来决定性影响。在编制报告和进行报告论证时，往往会涉及到诸多管理部门，比如国土部门、交通部门、环保部门等。另外，设计人员、规划人员等不同方面的专业人员，也需要针对报告当中的经济、环境、能耗等相关指标做好评价和比选。在方案比选设计环节当中，各参与主体关注点及专业性有较大差异，怎样进行互动沟通并建立起统一认识，在传统方案设计当中是一大难题。BIM技术在三维可视化、多方协作、数据集成等诸多层面表现出独特的优势。所以在道路项目的可行性研究阶段就可以通过对该技术的运用做好方案遴选工作，结合各方面的信息模拟构建可视化模型，便于制定相关决策。

4 结束语

BIM技术是基于三维数字化模型的一个重要共享平台，实现了多个软件的集成运用，也为信息的便捷传播提供了重要媒介，可以为各方协作与提升工作效果提供有力支持。在道路设计过程中，BIM技术的运用能够给设计人员的优化设计提供有力支持，保证决策制定的效果。设计人员应该正确把握道路设计的要求和内在规律，借助BIM技术的设计优势降低道路设计的难度和强度，运用创新性的设计理念，设计优质的作品，为之后的道路工程施工打下基础。