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浅析BIM技术在道路工程中的应用

发表时间：2020/12/18 来源：《基层建设》2020年第24期作者：苑中丹

[导读] 摘要：根据工程项目特点、参与方协同工作方式、工程数据管理方式等要素，建立基于BIM的工程项目全生命期的道路工程管理，满足道路工程建设不同阶段对于进度、质量、投资等方面的需求。

        天津市市政工程设计研究院天津 300000
        摘要：根据工程项目特点、参与方协同工作方式、工程数据管理方式等要素，建立基于BIM的工程项目全生命期的道路工程管理，满足道路工程建设不同阶段对于进度、质量、投资等方面的需求。
        关键词：BIM技术；道路；管理
        引言
        BIM技术已经成为建设工程领域的关键技术手段，行业企业也在不断探索BIM技术的具体应用，早期BIM技术还属于建筑行业的专利，随着技术进步，BIM技术已经延伸到建设工程的各行各业，在城市道路设计当中，BIM技术也得到了广泛推广和应用。
        1 BIM技术概述
        BIM（Building Information Modeling），目前被广泛翻译为建筑信息模型，但其实BIM可以应用于几乎所有的建设行业。BIM技术的基本原理是建模-仿真-分析，建模的数据来源于项目的基础资料，包括地形地貌、规范标准等。信息、标准是以工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，通过模型的建立，运用数字信息仿真模拟建设项目的真实信息。BIM是通过三维的建设模型代替传统的二维图纸表达的一种设计思路，是一种更高级的表现设计意图方式。将BIM技术运用在建设项目全过程，设计意图表达更加完整、设计变更率降低，还可以从源头控制项目投资，同时它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。目前该技术广泛应用于建筑行业，技术较为成熟，在市政道路项目方面尚且处于摸索阶段，但是发展趋势已经逐渐明朗，不久后BIM将会运用到市政项目的设计-施工全过程中。信息技术的广泛应用是提升工程管理、设计、施工效率的有效方式之一，充分利用信息技术及多种信息技术间的集成，提升不同主体间的沟通能力，加强工程管理等都是在当前条件下可以实现的有效方式。
        2道路工程特点分析
        道路工程分城市道路系统和公路系统，城市道路的平面线位需严格遵循城市的总体路网规划，但其他附属工程复杂，需考虑沿线交叉口、非机动车、行人、两侧建筑物以及地下管线等，主要设计难点是兼顾道路横断面、平面以及纵断面设计的同时考虑沿线交叉口功能、路基路面设计、沿线桥涵的设计、景观绿化、交通安全、监控、给排水以及地下管线的铺设等多个专业；公路的选线考虑因素有地理位置、社会情况、自然条件和工程的难易等，主要设计难点在于线路选取是否为最佳位置。道路设计过程中的每一个专业、每一个指标都有严格的规范，各专业之间相互限制、约束，须相互协调。在市政项目设计过程中交叉节点是设计难点，也是方案的关键。交叉节点分为平面交叉和立体交叉，平面交叉设计的重点是交叉口尺寸，立体交叉的设计牵扯因素较多，形式较多，在空间存在交叉，设计难度较大，需要考虑的专业也较多。其中最关键的步骤在于立交选型，BIM技术可以帮助搭建空间结构，进行空间分析，实现专业自身和与其他专业的衔接自查，包含专业较多、精度较高，深度探索方案实施的可行性，定量分析方案各项指标，有助于设计人员定性分析方案的优缺点，对于选出最佳方案很有帮助。
        3 BIM技术在道路工程中的应用
        3.1设计方案比选
        在设计方案比选阶段，创建并整合方案概念模型和周边环境模型，利用BIM三维可视化的特性展现市政道路设计方案。同时对多套道路方案进行可视化、可量化的比选，并根据比选结果，方便、快捷的实时动态调整设计方案。设计方案比选的工作流程宜符合下列要求：（1）数据收集。收集的数据包括电子版地形图、图纸等，电子版地形图宜包含周边地形、建筑、道路等信息模型，图纸宜包含方案图纸、周边环境图、纸（周边重要建构筑物相关图纸、周边地块平面图和地形图）、勘探图和管线图等。（2）利用周边环境模型进行道路选线，根据多个选线方案建立相应精度的道路模型，模型宜包含市政道路项目各方案的完整设计信息，创建周边环境模型，并与方案模型进行整合。

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（3）校验模型的完整性、准确性。（4）生成道设计方案模型，作为阶段性成果提交给建设单位，并根据建设单位的反馈修改设计方案。（5）生成市政道路项目的漫游视频，并与最终方案模型交付给建设单位。
        3.2场地分析
        结合地理信息系统（Geographic Information System，简称（GIS），对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模，通过BIM及GIS软件的强大功能，迅速得出分析结果，帮助项目在规划阶段评估场地的使用条件和特点，从而做出新建项目最理想的场地规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。在市政工程信息模型中，基于地形地质模型、现状管线模型等基本资料，进行场地建模并对其进行分析，如高程分析、坡度坡向分析、流域分析等，并检查项目范围内与红线、绿线、河道蓝线、高压黄线及周边建筑物的距离关系，为道路方案的选线、方案比选、设计、修改等提供基础。场地分析工作流程宜符合下列要求：（1）数据收集。收集的数据包括电子版地形图（宜包含周边地形、建筑、道路等信息模型）、周边环境图纸、周边重要构筑物建筑总平面图、场地信息、现场相关图片以及现状管线模型等。（2）场地建模。根据收集的数据进行周边环境建模、构筑物主体轮廓和附属设施建模。（3）校验模型的完整性、准确性。（4）场地模型整合。整合生成的多个模型，标注市政道路项目构筑物主体、出入口、地面建筑部分与红线、绿线、河道蓝线、高压黄线及周边建筑物的距离，结合地形地质模型，对高程、坡度坡向、流域等进行分析。（5）场地分析与设计方案模型调整。根据场地分析结果，评估方案的可行性，判断是否需要调整设计方案，场地模拟分析、设计方案调整是一个需要反复推敲的过程，直到最终确定工程方案。（6）生成场地现状仿真视频，并与场地现状仿真模型交付给建设单位。
        3.3设计校核
        在市政工程信息模型中，应利用BIM的可视化、信息化特点，对设计阶段的道路模型进行设计校核。同时，由于BIM模型是工程生命周期中各相关方共享的工程信息资源，也是各相关方在不同阶段制定决策的重要依据。采用BIM技术后，模型所承载的信息量更丰富，逻辑性与关联性更强。设计校核工作宜符合下列要求：（1）收集数据，并保证数据的可靠性，数据包括道路设计模型，如有必要，对模型进行整合。（2）模型完整性校核，道路模型中所应包含的模型、构件等内容是否完整，道路模型所包含的内容及深度是否符合交付等级要求。（3）建模规范性校核，道路模型是否符合建模规范，如建模方法是否合理，模型构件及参数间的关联性是否正确，模型构件间的空间关系是否正确，语义属性信息是否完整，交付格式及版本是否正确等。（4）设计指标、规范校核，道路模型中的具体设计内容，结合国家和行业主管部分有关道路设计规范及合同要求、同时利用三维可视化、信息化优势，对模型进行校核，以保证设计的规范性合理性、模型的规范性与可交付性。（5）模型协调性校核，模型及构件是否具有良好的协调关系，如专业内部及专业间模型是否存在直接的冲突，安全空间、操作空间是否合理等。这需要与其它专业协同合作，以避免冲突。
        结束语
        目前建筑行业已经成熟运用BIM技术，道路设计中存在牵扯专业众多、空间结构复杂等困难，但BIM技术可以将多个模块多个功能融合，在方案比选、空间关系碰撞以及最后效果展示等方面有着独一无二的优势，未来发展前景广阔。根据建筑项目的经验可知，工程设计三维化是大势所趋，将BIM技术运用在道路、公路建设项目的各个分支上并进行整合，数字模型和三维视频终将替代图纸出图，设计成果直观呈现，同时设计和施工过程紧密联系，相互制约，提高建设项目的可行性、科学性、经济性，建设工程将会实现伟大的革命转变。
        参考文献：
        ［1］冯俊峰，常明辉，孙洪阳.基于BIM的市政工程施工进度管理研究［J］.工程建设与设计，2019（16）：233-234.
        ［2］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，2019，5（21）：35-36.
        ［3］张达峰.BIM技术应用在市政道路设计中的优势及阻力分析［J］.工程与建设，2019，33（5）：711-712