BIM技術在道路工程中的應用

王勝霞

摘要：借鑒BIM技術在建筑行業的成功使用經驗，結合道路工程前期客流預測、道路設計各個階段設計、施工全過程以及后期運維全過程相關信息技術，提出了將BIM技術運用于城市道路工程設計一施工全過程中的思路。采用一站式的基于BIM技術的多軟件協同作業方式，建立包含整個流程的平臺，采用IFC標準數據傳輸結構，通過BIM技術建立總體場景，將所有專業集成，模擬設計、施工等多個步驟，得出方案比選結果及方案存在的漏洞，最終達到可直觀判斷方案整體協調性的效果。研究成果對于BIM技術在中國道路設計中的發展提供了技術路線、設計理念以及技術經驗。

關鍵詞：BIM技術;道路工程;模型;信息

中圖分類號：U415 文獻標志碼：A

0引言

BIM（Building Information Modeling），目前被廣泛翻譯為建筑信息模型，但其實BIM可以應用于幾乎所有的建設行業。BIM技術的基本原理是建模一仿真一分析，建模的數據來源于項目的基礎資料，包括地形地貌、規范標準等。信息、標準是以工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，通過模型的建立，運用數字信息仿真模擬建設項目的真實信息。BIM是通過三維的建設模型代替傳統的二維圖紙表達的一種設計思路，是一種更高級的表現設計意圖方式。將BIM技術運用在建設項目全過程，設計意圖表達更加完整、設計變更率降低，還可以從源頭控制項目投資，同時它具有信息完備性、信息關聯性、信息一致性、可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性八大特點。

目前該技術廣泛應用于建筑行業，技術較為成熟，在市政道路項目方面尚且處于摸索階段，但是發展趨勢已經逐漸明朗，不久后BIM將會運用到市政項目的設計一施工全過程中。信息技術的廣泛應用是提升工程管理、設計、施工效率的有效方式之一，充分利用信息技術及多種信息技術問的集成，提升不同主體間的溝通能力，加強工程管理等都是在當前條件下可以實現的有效方式。

1道路工程特點分析

道路工程分城市道路系統和公路系統，城市道路的平面線位需嚴格遵循城市的總體路網規劃，但其他附屬工程復雜，需考慮沿線交叉口、非機動車、行人、兩側建筑物以及地下管線等，主要設計難點是兼顧道路橫斷面、平面以及縱斷面設計的同時考慮沿線交叉口功能、路基路面設計、沿線橋涵的設計、景觀綠化、交通安全、監控、給排水以及地下管線的鋪設等多個專業;公路的選線考慮因素有地理位置、社會情況、自然條件和工程的難易等，主要設計難點在于線路選取是否為最佳位置。道路設計過程中的每一個專業、每一個指標都有嚴格的規范，各專業之間相互限制、約束，須相互協調。

在市政項目設計過程中交叉節點是設計難點，也是方案的關鍵。交叉節點分為平面交叉和立體交叉，平面交叉設計的重點是交叉口尺寸，立體交叉的設計牽扯因素較多，形式較多，在空間存在交叉，設計難度較大，需要考慮的專業也較多。其中最關鍵的步驟在于立交選型，BIM技術可以幫助搭建空間結構，進行空間分析，實現專業自身和與其他專業的銜接自查，包含專業較多、精度較高，深度探索方案實施的可行性，定量分析方案各項指標，有助于設計人員定性分析方案的優缺點，對于選出最佳方案很有幫助。

2BIM特點

BIM技術工作原理是通過數字信息的導人將建筑實體動態三維呈現，但是表現形式只是BIM技術的一個優點，BIM主要的優勢在于可以檢驗設計的合理性、正確性，以及后期施工過程全模擬，避免設計沖突、施工沖突、施工延誤以及設計美觀度的直觀體現。

3BIM技術道路行業規范化技術路線

道路設計過程需要各個專業問信息傳遞、回饋、對接。為保證各個專業以及設計流程的高效、順暢，可以采用一站式的基于BIM技術的多軟件協同作業方式，建立包含整個流程的平臺，采用IFC標準數據傳輸結構。IFC（Industry Foundation Class）產生于1994年Au-todesk公司發起的一項產業聯盟，用于定義建筑信息可擴展的統一數據格式，功能為輔助建筑、工程以及施工軟件這三個程序之間的互傳。IFC標準的核心技術內容分為兩個部分，一個是工程信息如何描述，另一個是工程信息如何被獲取。IFC標準可以促成不同軟件數據源的有效鏈接，實現數據在產品全生命周期各階段的共享和交互。目前各BIM應用軟件也基本上完成了對IFC數據格式的支持開發，IFC標準是BIM技術發展的基礎。

對于城市道路而言，道路平面及縱斷面設計必須遵循城市總體規劃，建模基礎數據主要包括：道路沿線地形地貌、城市總體規劃、地勘資料、周邊建筑物范圍、地下管線布置情況;公路設計重點在于選線的科學性、合理性以及經濟性，建模基礎為：地形地貌、不良地質勘察情況。建模步驟（如圖1所示）：（1）將上述影響因素輸入至系統作為基礎數據進行建模，系統自動識別并同步進行分析各個因素對整體設計的影響;（2）實現設計方案落地;（3）公路項目空間關系簡單，可通過3D模型，直觀判斷方案與周邊的環境互適性、用地適應性以及周邊其他建筑銜接性，市政道路工程空間關系復雜，通過BIM技術建立總體場景，將所有專業集成，可直觀判斷方案整體協調性，主要包括路線方案起終點的高程是否與既有路相接、縱坡是否與相交道路進行順接，路基路面設置是否合理，下穿或者上跨方案凈空是否滿足要求、與地下管線是否存在碰撞，景觀設置是否與周邊環境相適宜，各專業設計方案指標是否符合規范，為技術可行性提供保障;（4）方案比選功能，通過工程經濟學、美觀度、安全性等多個方面量化進行比較，推薦較優的方案;（5）通過輸入預測的未來年交通量，BIM技術進行區域交通仿真演示，突出項目建設必要性;（6）在項目施工圖階段，整個工程過程中工序較多，存在很多的交叉、沖突，施工過程安排不合理就會延誤工期，造成經濟損失。BIM技術可以實現施工全過程模擬，同時優化施工決策，形成最佳施工次序，保證施工可操作性，明確提升施工效率和工程質量，提升其準確性，形成良好的發展循環。目前建筑行業較為成熟的BIM技術應用也主要在于施工過程的控制，通過模型的反饋，整體的施工過程得到提升，成本也在這個過程中得到有效控制，減少了返工、誤工的概率，同時有效規避了可能出現的施工風險。

4結束語

時代高速發展，信息化、自動化將會惠及每一個行業。當初CAD的出現使得工程制圖速度和效率得到質的飛躍，但是根據時代特點和行業發展，目前單純的制圖軟件已經不能滿足行業的發展，BIM三維制圖終將取代CAD二維設計。

目前建筑行業已經成熟運用BIM技術，道路設計中存在牽扯專業眾多、空間結構復雜等困難，但BIM技術可以將多個模塊多個功能融合，在方案比選、空間關系碰撞以及最后效果展示等方面有著獨一無二的優勢，未來發展前景廣闊。以往道路設計依賴經驗和技術，缺少一定的科學性和創新性，運用建模可以補充這個缺陷，使得方案更具科學性、經濟性。目前在施工工程設計以及施工領域，BIM技術尚處于摸索階段，且僅僅運用在某個階段，例如地基處理、橋梁設計或者施工進度管理等，并沒有將項目從設計到施工整體貫穿起來，缺少連貫性。目前根據建筑項目的經驗可知，工程設計三維化是大勢所趨，將BIM技術運用在道路、公路建設項目的各個分支上并進行整合，數字模型和三維視頻終將替代圖紙出圖，設計成果直觀呈現，同時設計和施工過程緊密聯系，相互制約，提高建設項目的可行性、科學性、經濟性，建設工程將會實現偉大的革命轉變。