侯文超 丁健华
南京城建设计研究院有限公司 210004 中建八局第三建设有限公司，210000
摘要：市政道路设计阶段应用BIM技术可以使设计意图更加直面明确的表达，采用BIM技术进行市政道路设计可以提高工作效率，节省大量人力物力财力，降低工程造价，本文对在BIM的技术的概念进行阐述，并叙述了市政道路设计流程中如何应用BIM技术。以期能够对BIM技术在市政道路设计中的应用推广有一定帮助。
关键词：BIM；市政道路设计；平面设计；横断面设计；纵断面设计；
0引言
市政道路是城市交流沟通的枢纽，是支撑城市各类地块的骨架。市政道路系统建设很大程度关系到城市的发展、城市土地出让、城市经济建设发展。市政道路设计是否合理，是否符合城市发展近远期规划尤为重要。传统市政道路设计采用二维平面设计形式，图纸、计算书、说明书是主要成果文件[1]。存在着设计意图不能充分表达，不能直观的表达设计初衷；与相关人员对接时信息沟通存在障碍；设计成果不能够很好的为后期市政道路运维管养提供信息和支撑。针对上述传统设计方式中存在的问题[2]，相对于传统设计手段，国内外专家提出采用BIM技术应用于市政道路设计当中，BIM技术能够解决设计意图不够直观明了的弊端；并且BIM技术支持多方多专业相互交叉设计，解决信息交流障碍问题。BIM技术在建设领域的应用非常广泛，本文主要叙述BIM技术在市政道路设计阶段是如何应用的。
1 BIM概念
BIM是“建筑信息建模”(Building Information Modeling)，的简称[3]。广义的概念可以理解为：BIM技术是采用相应的一些列软件将项目的进度及项目的各项息体现在一个三维模型当中。这个三维模型是动态的且覆盖项目的全寿命周期[4]。采用BIM技术可以将一个建设项目的几何特点、物理特性以一定标准的形式赋予在一个数字化的三维模型当中。这个模型在项目的全寿命周期内可以使项目参与者各方信息共享，消除信息孤岛，无信息交流障碍。且实时动态更新项目变化进展。从某方面来讲BIM技术不仅是一列的软件，更是一个信息互交共享平台[5]。
2 BIM技术在市政道路设计中的优势
2.1市政道路设计现状
传统市政道路设计项目是使用CAD为设计工具辅以EICAD或者鸿业等辅助设计工具，设计成果主要是设计图纸、设计说明书、计算书等表达方式或是二维图纸或是文字数字表达。不够直观。极少数大型工程项目的关键重要节点会制作三透视效果图。下面从市政道路顶平面、纵断面、横断面三个方面叙述市政道路设计现状流程。
1）平面设计
建设项目立项之后进入到设计阶段，建设单位会提供地勘资料以及平面地形图。地形图中的高程以数字形式标记在高程点旁边，一般20米左右一个点[6]。如遇到地形起伏较大高差达到1米以上情况会加密测量。这种二维地形图相对三维地形图来讲比较粗糙，不能够更加精确的反应真实地形地貌，从而不能为后续的平纵横设计以及工程量的估算提供精确的原始数据。市政道路平面设计是在横断面布置的基础上结合道路的技术等级以及交通量调查预测进行道路的平面细部设计。平面设计完成后能够确定市政道路交叉口形式以及转弯半径等细节。
2）纵断面设计
行业内进行纵断面设计大多使用辅助设计软件，以使用EICAD为辅助设计工具为例，根据建设单位提供的二维地形图，读取地面高程进而绘制地面线，然后绘制网格线和设计线在根据道路的技术等级和规范要求做调整。然后使用动态查询功能检查每一个变坡点是否符合规范要求，若不符合规范要求再重新调整工作量大且繁琐。最后保存数据文件。整个设计过程均为二维数字形式，设计成果相对粗糙。
3）横断面设计
市政规划部门根据地籍权属划定道路红线范围，设计单位根据道路红线宽度、道路技术等级、规范要求布置横向范围内机动车、非机动车道、人行道、分车带等结构的宽度。就技术来讲并不具有难度，但是需要绘制多张横断面图用以详细描述标准段、渠化段等一些列断面宽度有变化的横断面布置。工作量大且细繁琐。
2.2 BIM技术在市政道路设计中的优势
BIM技术主旨就是将项目的进度、几何特征、物力特征通过一系列软件以三维仿真模型形式，动态、形象、直观的呈现于在项目参与各方。此项技术避免了传统二维图纸不直观形象的问题。通过在三维地形图上设计路线，更加能够直观体现设计师的设计意图；通过三维地形图赋予更加精确的初始数据，使得工程量以及造价的估算更加精确，从而达到降低工程造价的目的。BIM技术可以做到动态实时更新工程的进度以及工程变更数据，这使得工程变更变得更加轻松和简单，不必人工逐张重新画变更后的图纸[7]。既节省了人力又提高了效率降低了图纸出错的概率。同时BIM技术支持多专业互交，可以使市政道路相交叉的管线设计、结构物设计、景观绿化设计等其他专业更加高效的与道路专业配合完成，不必耗费大量的时间相互配合。
3 BIM技术在市政道路设计中的应用
3.1项目概况
某市政道路为南北向走向，南起规划紫桐路，向北分别与听莺路（规划）、步月路（现状）、双峰路（在建）、龙港路（在建）、双浦路（规划）、现状高绰线（X304）等6条大道相交后，终于规划新星大道，路线全长约4.7km，道路红线宽度为60m。为了避免道路建成后为断头路，本次道路终点近期需要与老绕城路对接，连接线长度约150m。沿山大道西延（新星大道-紫桐路）为城市主干路兼公路功能，路线全长约4.7Km，道路红线宽度为60m。道路设计年限15年，主要技术指标如下：
（1）道路等级：主线城市主干路兼公路功能；
（2）设计速度：60km/h；
（3）路面结构：沥青混凝土路面；
（4）道路标准横断面：60m=4.75m人行道×2+5m非机动车道×2+3.5m侧分带×2+12.25m机动车道×2+9m中分带；
车行道横坡(%)：2.0（坡向路边）；
人行道横坡(%)：2.0（坡向路中）；
（5）雨水排放重现期：3年；
（6）荷载标准：BZZ-100(道路)；城-A级（桥涵）；
（7）路面结构的设计使用年限：15年；
3.2市政道路地形图处理中BIM技术的应用
设计单位需要根据建设单位提供的地形图进行市政道路设计，经常会遇到勘测设计单位提供的地形图图层混乱、数据格式不统一等一系列为设计工作带来不便的问题，设计单位需要通过建设单位间接与勘查测绘单位联系沟通遇到的问题[8]。这就很大程度上增加了建设单位、设计单位、勘测单位的工作量以及沟通成本降低了工作效率。而采用BIM技术进行市政道路设计对勘测单位提供的地形图的数据格式有了清晰明确的要求这样无形中也规范了勘测单位的工作。进而采用相应的软件功能将规范数据格式的地形图赋予实际高程从而将二维地形图转换为三维地形图。在剔除粗差点之后对三维地形图的高程以及水域流域分析[9]。在此基础上进行道路选线定线将更加迅速科学严谨符合客观事实。本项目中首先将二维地形图利用软件采用提取等高线方法转换为三维地形图，如图1所示。
.png)
.png)
3.2道路线型设计中BIM技术的应用
3.2.1平面设计
市政道路的选线定线等一些列关于线型的设计需要考虑规划红线范围、拆迁、占地、行车视距、交通量增长、是否满足通行要求、是否符合规范要求等非常多的限制条件，在设计过程中上述一些列的限制条件是从不同维度考量市政道路定线设计设计是否合理，数据繁琐庞大极易产生疏漏且不易被发现[10]。通过耗费大量的时间和人力检查后发现了错误，则需要花更多的精力修改且不能确保一次修改成功。从而面临反反复复大量劳心劳力的工作。花费如此大的精力确定的道路线型往往会因为规划不合理而需要与规划及建设部门沟通协调阐述需要调整规划的原因。平面的设计成果经常因为不具有直观的说服性从而导致增加与规划建设部门的沟通成本和精力。而在市政道路平面线形设计过程中使用BIM技术则可以极大程度上避免上述复杂的工作步骤。只需要在采用BIM技术相对对应的软件当中先进行规范赋值以及其他相关信息的定义然后创建路线即可。若不符合设置的限制条件软件会生成报警图框从而可以进行局部微调整直至满足全部要求从而节省了大量的人力和时间。全部数据更加直观的把控，且更加规范并且简便。在本项目中首先根据城市道路工程设计规范CJJ37-2012（2016年版）设置参考技术指标。参考技术指标如表1所示。
.png)
在同一曲面地形图上在软件内进行规范赋值后生成的符合要求路线软件赋值界面如图2
.png)
在原有的规划路线上，点击生成路线，会出现先如图3所示的路线，黄色感叹号表示不满足规范要求。点击黄色感叹号在“规划布局设计”对话框内进行修改，直至满足规范要求，这样能够更加直观且快速的在规划路线基础上设计出满足规范技术要求的路线。修改好的路线如图4红色路线所示。
.png)
3.2.2 纵断面设计
完成道路线型设计之后需要进行纵断面设计。采用BIM技术在三维地形图上进行纵断面设计只需要使用相应的软件选择已经设计好的路线然后赋予原三维地形图高程数据源即可生成以穿过设计路线的铅垂面所切的纵断面[11]。因为三维地形图赋予的原数据源更加精确且铅垂面所切形成的纵断面曲线可以自动更新。道路线型若有所调整，与之相关联的断面数据也会随之自动调整。在软件自动生成的变坡点高程、竖曲线切线长等纵断面设计要素的基础上进行人工手动微调直到全部满足设计要求和规范要求为止。相较传统纵断面设计方法更加快速、精确、高效。若需要查看设计要素可以单击软件工具栏中“查询”→“动态查询”即可查看纵断面设计要素。查看界面如图5所示。
.png)
3.2.3 横断面设计
采用BIM技术进行横断面设计最具有典型的优势，即动态更新化繁为简。采用BIM技术相应的软件可以将横断面各个部件要素灵活组装。横断面设计与道路模型相互关联自动更行调整重新计算，例如横断面设计更改，则道路平面设计相对应更改同时路基路面工程量统计也相对应自己动更改重新计算。软件提供的各个部件可在如图6操作窗口选择，生成的横断面设计图如图7所示。
.png)
3.3设计变更
若项目发生设计变更，某个设计参数更改则设计人员需要手动修改全部与之有数据关联的图纸，工作量非常大且费事费力。采用BIM技术进行市政道路设计时，所有的设计数据都存赋于信息模型当中，相互关联。设计人员只需要修改发生变更的部分，其余与之相关的数据会自动根据设定好的条件做相应的修改。生成的图纸亦可自动更新。
3.4工程量计算
工程量统计是控制项目造价最重要的环节。工程量统计的约精确，对项目造价控制越有利，能够更加合理节约资金成本避免造成不必要的浪费。采用BIM技术的三维模型中同统计路基路面工程量，采用三维坐标描述设计面和原地面，将设计面和原地面设置在一个三维坐标系当中，通过软件可以迅速计算出两个面在红线范围内的体积之差。计算都交给软件来做，改善了传统计算费时费力的缺点。本项目土方量如表2所示
.png)
4 结语
数字化信息化技术的应用给传统道路设计行业带来了非常大的便捷。使得道路设计更加专业直观具有前瞻性和可操作性。BIM技术的应用就是最典型的代表。BIM技术应用于市政道路设计当中能够使道路设计意图更加直观的传递给参建各方。且信息可以在参建各方之间交流消除了信息孤岛使道路设计更加简单易行。虽然BIM技术在我国应用还未深入普遍，存在软件本地化需要加强，设计方法和理论更加需要被推广等一系列问题。但是通过行业内的不断尝试和主管部门的支持此项技术终归会慢慢被行业内普遍接受。
参考文献
[1]袁杰.浅谈BIM技术在城市道路设计中的应用[J].中国标准化,2018(12):113-114.
[2]王伟.BIM技术在城市道路设计中的优势与应用[J].绿色环保建材,2018,140(1):113-114．
[3]蒲红克[1].BIM技术在城市道路与管道协同规划设计中的应用[J].城市道桥与防洪,2013(11):37-39．
[4]洪陈,钱如南,柏鲁甬.BIM在城市道路设计中的应用研究[J].城市建筑(23):259-259．
[5]郭高洁.浅析BIM在城市道路设计中的应用[J].四川水泥(5):70-70．
[6]王方杰.BIM在城市道路设计中的应用分析[J].华东科技:学术版,2017(7):166-166．
[7]武晓月.BIM技术在城市道路设计中的应用研究[J].城市建设理论研究(电子版),2018,263(17)149．
[8]郭高洁.浅析BIM在城市道路设计中的应用[J].四川水泥,2016(5):70.
[9]洪陈,钱如南,柏鲁甬.BIM在城市道路设计中的应用研究[J].城市建筑,2016(23):259.
[10]袁杰.浅谈BIM技术在城市道路设计中的应用[J].中国标准化,2018(12):113–114.
[11]佚名.BIM技术在城市道路设计中的优势与应用[J].绿色环保建材,2018,140(10):113–114.