劉建波

（鄭州市市政工程勘測設計研究院，河南 鄭州 450000）

近年來，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，我國交通基礎設施逐步完善，市政道路作為城市化發(fā)展的重要表現(xiàn)，其規(guī)劃與設計的科學性直接決定著城市經(jīng)濟社會發(fā)展的步伐。BIM技術是一種基于工程三維設計和可視化施工管理的手段。目前，國家大力鼓勵BIM技術在工程領域的應用，以提高前期決策水平，有效控制質(zhì)量、成本、進度等?；诖耍珺IM技術在各行業(yè)均開展了一些實質(zhì)性工作，例如深圳國際生物谷海心路等市政道路工程BIM應用、天府新區(qū)核心區(qū)綜合管廊及市政道路工程（一期、二期）項目全過程BIM技術應用等。BIM技術在市政道路設計與優(yōu)化中的應用，可以充分發(fā)揮BIM技術的模擬性、協(xié)調(diào)性等優(yōu)勢，使得市政道路建設符合城市規(guī)劃建設的總體要求，帶動城市的可持續(xù)發(fā)展。

1 BIM技術概述

BIM的核心是通過建立虛擬的三維模型，利用數(shù)字化技術，為模型提供完整的、與實際情況一致的工程信息庫。該信息庫不僅包含描述建筑物構件的幾何信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，還包含了非構件對象（如空間、運動行為）的狀態(tài)信息。借助這個包含工程信息的三維模型，大大提高了工程的信息集成化程度，從而為工程項目的相關利益方提供了一個工程信息交換和共享的平臺。從BIM技術的應用效果來看，該技術有效實現(xiàn)了建筑工程項目各種物理與功能特性的數(shù)字化呈現(xiàn)，在該模型內(nèi)可以實現(xiàn)各種信息的共享。

2 BIM技術的特點

2.1 優(yōu)化性

從市政道路工程的實施過程來看，其包含了設計、施工、管理等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)是不斷優(yōu)化的過程。設計人員通過建立BIM模型，將設計人員的設計理念、思路等逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭姓缆返膶嶓w模型，如圖1所示。因此，將BIM技術應用于市政道路建設中，具有明顯的優(yōu)化性特點，提高了市政道路設計的總體水平。一般情況下，市政道路設計優(yōu)化受到各種因素的影響，比如工程復雜性、時間與建筑信息等，市政道路設計的總體水平取決于建筑信息的完整性、正確性，BIM技術內(nèi)所包含的各種建筑信息為市政道路設計優(yōu)化提供了重要的數(shù)據(jù)支撐，使得設計更為科學。

圖1 市政道路三維模型系統(tǒng)結構

2.2 信息化

由于BIM技術是計算機技術、信息技術等發(fā)展的產(chǎn)物，因此，BIM技術具有明顯的信息化特征，其在市政道路建設中的應用有效提高了工程建設的信息化水平，通過信息化設計與管理，有效提高了市政道路建設的順利進行。此外，BIM技術實現(xiàn)了各類建筑信息的集成，在信息獲取、傳遞、處理等方面具有獨特的優(yōu)勢，保證了各個建筑信息之間的緊密聯(lián)系，建立了完整的建筑信息網(wǎng)絡系統(tǒng)。

2.3 協(xié)調(diào)性

市政道路工程的規(guī)模較大，在項目實施過程中，必須保證各個部門之間的協(xié)調(diào)與配合。在實際的工程施工過程中，各個部門為實現(xiàn)自身的效益，往往不重視與其他部門的協(xié)調(diào)，導致市政道路建設過程中存在著各種問題，尤其是市政道路設計的科學性不足，無法滿足各個部門的需求。而BIM技術本身具有明顯的協(xié)調(diào)性優(yōu)勢，在設計過程中可以多個部門同時參與，針對工程中出現(xiàn)的各種問題及時加以協(xié)調(diào)與處理，有效提高了設計的總體水平。

3 BIM技術在市政道路設計中的應用

3.1 場地建模與分析

場地是影響工程走向、工程造價、工程效益的一個重要因素，場地建模與分析是BIM應用的一個重要方面，分以下三個方面：（1）現(xiàn)狀場地建?！，F(xiàn)狀場地建模包括現(xiàn)狀地表建模、地物建模，模型結合道路設計模型可計算工程的填挖方，評估工程的拆遷量，可使項目更好地與現(xiàn)狀相接。（2）規(guī)劃路網(wǎng)建模。項目與規(guī)劃路網(wǎng)聯(lián)系緊密，規(guī)劃路網(wǎng)建模必不可少。（3）三維地質(zhì)建模。三維地質(zhì)建?？筛庇^地反映道路所處地層地質(zhì)狀況，結合工程地質(zhì)勘察報告對工程所處環(huán)境進行分析評價，必要時對土層處理或調(diào)整工程位置。

3.2 設計建模

道路的三維模型可按照國家或本省的相關標準要求，建立符合各實施階段的BIM模型。道路的BIM模型包括道路土建模型、現(xiàn)狀路網(wǎng)模型、管線綜合模型、景觀綠化模型及其他附屬模型。BIM模型應包括必要的幾何信息和附加信息，各專業(yè)、各構件的命名規(guī)則應符合相關標準的規(guī)定。設計階段宜采用BIM模型進行全專業(yè)協(xié)同設計，應建立基于BIM的協(xié)同設計工作模式，包括協(xié)同設計工作流程、專業(yè)模型資料互提、模型整合協(xié)調(diào)、模型設計校審、模型及成果歸檔和交付等內(nèi)容。設計模型信息應包括項目主要技術經(jīng)濟指標和面積統(tǒng)計，滿足設計各階段技術經(jīng)濟指標統(tǒng)計、方案比選和數(shù)據(jù)提取需要。

3.3 仿真分析與優(yōu)化

利用BIM技術的可視化可以對市政道路進行仿真分析與優(yōu)化，包括交通組織的仿真分析、交叉口視距分析與優(yōu)化、道路景觀分析、照明分析等。交通組織分析主要是優(yōu)化交通標線、交通指示標志，引導車輛行人按照設計的交通組織合理有序的運行。交叉口視距分析以BIM模型為基礎根據(jù)，建立交叉口視距包絡實體，分析道路上的附屬設施或其他構件是否影響視距，并根據(jù)需要設置相應的警示標志。道路景觀分析主要是對道路上的綠化、設施、小品等造型進行優(yōu)化設計。根據(jù)BIM模型可形象的展示市政道路的照明綠化，供設計單位或建設方進行決策確定。

3.4 地下管線綜合設計分析

一般情況下，市政道路的管線包括給水管、雨水管、污水管、通信管、電力管、照明管等，涉及專業(yè)較多且與現(xiàn)有管線交叉情況復雜，設計中各專業(yè)往往獨立設計，因此難免出現(xiàn)管線路由或高程上的碰撞。BIM技術可以將各專業(yè)管線集成到一個模型里，利用BIM技術的碰撞檢查功能，能很方便地統(tǒng)計出管線的布置是否合理，各專業(yè)管線或新設計管線與現(xiàn)有管線是否存在碰撞情況，為設計人員提供調(diào)整優(yōu)化的基礎，保證項目順利進行。這些功能都是二維設計無法比擬的。同時，市政道路在實施中，若現(xiàn)有管線需要遷建，利用BIM技術可方便地確定現(xiàn)有管線遷建的路由和標高，減少投資，加快施工進度。

3.5 可視化交底

項目設計完成后，給施工單位設計交底可采用可視化設計交底的方式，對項目的重點、難點部位、特殊部位和特殊構造要求以不同視角的展現(xiàn)，準確直觀地表達設計意圖；還可結合VR技術對場景虛擬仿真漫游，采用不同方式、不同數(shù)據(jù)格式完整的表現(xiàn)工程的數(shù)字化成果，比如道路的路面結構組成、各種管線的布置、道路綠化設置情況、人行道側(cè)石和行道磚的顏色、材質(zhì)、現(xiàn)狀路網(wǎng)或地下管線的布置情況等?？梢暬坏啄軌蚴故┕挝患夹g人員很快地理解設計意圖和項目各專業(yè)的組成，同時由于BIM模型中包含各種幾何信息和附屬信息，施工單位很容易查詢相關數(shù)據(jù)，保證項目竣工成果與設計保持一致，同時減少施工過程中的返工和浪費。

3.6 工程量統(tǒng)計分析

市政道路工程建設中，應用BIM技術還可以有效實現(xiàn)進度、成本管理等。通過建立工程模型，有關管理人員可以直接在該模型內(nèi)調(diào)取與工程成本等相關的信息，比如材料費用等，并分析這些費用的可行性，及時對道路工程施工中的各種構件等加以統(tǒng)計，保證工程量計算的準確性。與傳統(tǒng)的工程量核算相比，BIM模型內(nèi)工程量計算的準確性更高，且在計算過程中不需要投入大量的人力資源，相關軟件可以自動進行工程量的計算，減少了人力計算的誤差，進而使得工程量清單更為科學與準確。以BIM技術內(nèi)的算量軟件為例，其可以對工程量進行快速識別與計算，為工程造價、成本等的控制與管理提供了重要的參考，有效保障了市政道路工程效益的實現(xiàn)。

3.7 信息模型同步管理分析

由于BIM技術是一個綜合性建筑信息系統(tǒng)，在該模型內(nèi)包含了各種工程信息與數(shù)據(jù)，這些信息數(shù)據(jù)之間存在著緊密的聯(lián)系，因此，BIM技術本身具有信息同步管理的優(yōu)勢，使得在市政道路工程中有關的物理特性、功能特性等都能夠得以數(shù)字化表達與呈現(xiàn)。有關部門與人員需要使用這些數(shù)據(jù)信息時，可以直接在該系統(tǒng)內(nèi)提取相關的數(shù)據(jù)，進而為市政道路工程決策等提供重要的數(shù)據(jù)參考。比如，在市政道路的設計、管線埋設等過程中，BIM內(nèi)部包含了所有的工程信息，使得這些環(huán)節(jié)可以實現(xiàn)協(xié)同設計，進而實現(xiàn)了市政道路的信息化管理?；贐IM技術的市政道路運營與維護模型，充分實現(xiàn)了BIM技術、物聯(lián)網(wǎng)技術與GIS技術的集成，使得市政道路工程實現(xiàn)了同步管理。

4 結束語

近年來，隨著市政道路工程項目的增多，BIM技術的應用越發(fā)具有普遍性，其本身具有明顯的技術優(yōu)勢，在市政道路設計與優(yōu)化中可以充分發(fā)揮可視化、模擬性與協(xié)調(diào)性的優(yōu)勢，提升市政道路工程設計的科學性，提高工程建設的總體質(zhì)量。因此，基于BIM技術良好的應用效果，未來該技術還有廣闊的發(fā)展與應用前景。