基于BIM技術下的市政道路優化設計策略

高 笙

(重慶大學建筑規劃設計研究總院有限公司，重慶 400030)

0 前 言

隨著我國城市化進程的不斷加快，市政道路設計對城市整體規劃的作用越來越重要。市政道路建設的最終目的就是服務城市居民，所以，其建設質量會直接影響城市居民的生活和工作[1]。傳統設計模式在實際建設中出現了一些問題，為了保證城市建設的有序性，減少設計變更與管理難度，應引入BIM設計模式以求提高市政道路的建設質量。

1 BIM技術及其應用優勢

BIM技術其實就是一種道路的信息模型技術，它是利用三維數字技術將所構建的道路信息變為更直觀的數字化模型，通過BIM技術對各節點、道路進行仿真分析及三維動態設計，從而實現設計的精細化、系統化、模塊化及可視化，讓各環節的施工和設計方式、設計理念、結構設計等得到優化，使我國的道路行業得到更為信息化、動態數據化的發展。

2 總體設計優化

在進行市政道路設計優化時，施工階段的場地規劃至關重要。在以往的場地規劃設計中，通常根據現場勘察所得到的數據進行相應的分析設計，其分析流程及結果缺乏一定的科學性。將BIM技術有效地應用到施工階段的場地規劃中，可以讓其規劃更直觀化及立體化，施工階段場地上各個施工點的布置效率得到提高，不僅如此，還能更為充分地考慮到各階段的施工場地應該如何進行轉換，杜絕出現場地重復布置的情況發生。在應用BIM技術進行規劃模擬時，將地形導入至BIM軟件中，然后依照標高方格網對市政道路現場的排水系統、標高系統等進行提前規劃，并按照土方平衡的原則減少或避免地挖及填方[2]。通過BIM技術軟件中的GIS系統，還能對市政道路的整體布局進行優化，讓分析不準確、數據量較大等問題得到更好的解決。此外，利用BIM技術軟件，能更好地模擬出市政道路的整體空間，對車輛情況進行科學的評估及分析，對車道組件進行有效搭配，讓市政道路設計更具智能化及精準化。

3 重難點及細節設計優化

3.1 優化臨時施工道路

項目實際施工的時候，施工現場的施工車輛和施工人員較多，如果施工材料堆放在臨時通道，那么就可能導致交通擁堵，給施工現場帶來巨大的安全隱患，不利于施工現場安全文明的保證。應用BIM技術可以體現具體的施工效果，然后對碰撞以及布局進行檢查和調整，按照具體的方案要求設計科學的、合理的道路施工方案。例如，某產業園工程總建筑面積37.7萬m2，具體涵蓋15棟標準化廠房和1棟綜合辦公樓，在開展施工前所有綜合管網需要提前預埋。但是該項目施工場地較為狹窄，給施工材料的堆放、道路的布置、施工平面的管理以及文明施工帶來了巨大的難度。在開展道路施工之前，應用BIM技術對設計方案進行模擬和深入分析，找出施工計劃中所存在的問題，及時進行整改和優化，保證優化后的施工計劃滿足實際施工需求。

3.2 交叉口的優化設計

以某條道路工程為實例，該道路的交叉口位于交通量和人流量較大的區域。該交叉路口其標準路段線寬為42 m，車道的寬度設計為26 m，道路為主干線，設計速度是50 km/h，在設計上存在機動車、非機動車、行人路權分配不合理的情況。由于道路交叉口存在著明顯的交通擁堵問題，所以降低了車輛的通行效率。應用BIM軟件進行模擬仿真分析，以優化交通和提高車輛通行量，緩解交通擁堵問題的發生。

1)進行三維建模分析。三維建模的流程為：地形生成→道路平縱橫設計→交叉口渠化設計→交通設施及信號燈設計→基于交通分析的仿真分析→優化調整

2)利用BIM模擬改進方案。完成三維建模后，通過合理的調配和整改獲得最佳的道路施工方案。經過觀察發現，交叉口左轉通行車輛數量較多，如果不加以整改和調整，交通擁堵就會產生連鎖反應，情況嚴重的時候會延伸到下一個交叉口，最終導致整個區域的交通出現癱瘓。以增加左轉車道為前提，設置轉彎等待區以避免發生行車延誤，保證所有的車輛都可以在一個信號燈的周期內完成通行。優化后經過觀察發現，交叉口左轉的通行能力明顯好轉，極大程度地緩解了行車延誤情況的發生。利用BIM軟件進行模擬分析得出最為合理的調整方案，有效解決了以上問題。另外，在道路口利用時間分離和空間分離徹底解決交叉口的沖突問題。在信號燈未出現之前，充分發揮BIM模擬技術的功能優化信號燈，降低車輛的排隊時間，具體如圖1所示。

圖1 交叉口改造方案

3.3 道路路基優化設計

針對擋土墻的碰撞問題進行設計和優化。通過BIM技術建立相應的模型，了解項目的具體信息。某工程在開展項目實際施工前發現一號線的擋土墻可能存在碰撞隱患，這類隱患一旦發生就會對整個項目的施工質量和進度造成影響。利用BIM技術進行分析，繼而提出最為有效地解決方案。同時，對擋土墻的邊緣位置進行合理的設計和優化，避免擋土墻的施工對周圍環境產生過大的影響。在設計擋土墻的過程中充分發揮BIM軟件的建模功能，構建擋土墻模型，然后在軟件平臺上計算、設計和優化擋土墻的穩定性。完成BIM三維地質模型的建立后，根據距離的理論對擋土墻的相關部件進行優化，獲得最佳的擋土墻BIM模型。這里需要注意的是，作為線構建，擋土墻在應用的過程中必須利用空間基線來輔助裝配，然后通過軟件進行模擬和驗算，繼而得出最佳的施工設計方案。

3.4 優化管網

市政道路存在雨水、污水、給水、電力、燃氣、通信等多種復雜管線，均為地下隱蔽工程，涉及多專業協調，傳統設計模式下碰撞檢查工作量大且容易出現紕漏。BIM技術的有效應用可以讓設計人員通過3D模擬技術，對管網施工完成后的排布情況進行提前模擬，提高管網施工安排的合理性。

1)利用BIM技術優化設計思路。BIM技術具有明顯的可視化特點，可以從專業的角度對碰撞問題進行分析，另外還可以滿足項目實用性和美觀性的要求[3]。另外，BIM技術的應用可以徹底消除管線碰撞同時預留套管。在開展項目實際施工的過程中，為了避免雨水管道和其他管道發生沖突，可以適當加深雨水管道的埋設深度。

2)BIM技術還具有較為明顯的可視化和優化功能，以明確施工現場的實際情況為基礎對項目設計進行優化，移動相應的管道，對管道進行合理的裝飾，進一步提高項目的美觀性。在后續施工的過程中，充分發揮BIM技術虛擬建造的功能，對原有的管網和市政管網進行模擬，對不合理的位置進行分析，采取有效的措施加以解決。利用BIM技術對管線完成施工后的實際排布情況進行模擬，然后配合應用專業的施工圖對設備管線的實際情況進行分析，具體如圖2所示。在整個過程中，根據系統的差異性開展差異性分析，為了降低后續的調整難度，應該本著自上而下順序開展實際施工，只有這樣才能有效避免管線的沖突問題。

圖2 BIM市政道路管網模擬圖

4 結束語

隨著城市化進程的加快，市政道路的建設模式及建設需求發生了巨大變化，傳統設計施工模式也應進行優化以滿足現代城市建設的需要。本文主要對該技術的實際應用情況進行了詳盡的敘述，旨在為BIM技術在市政道路設計中的應用提供借鑒和參考，繼而提高道路工程質量，保證施工企業的經濟效益。

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