BIM技術在市政道路工程中的應用研究

王少華

北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京 100082

1 BIM技術概述

BIM技術憑借其可視化、協調性及模擬性等特征，得到了國內眾多設計師的青睞[1]。以鴻業路易、CNCCBIM Open-Roads為代表的專業道路設計軟件促進了傳統市政道路設計的改革。在建設項目的設計過程中，BIM技術提供了從方案設計階段到施工圖設計階段的解決方案，并且能夠建立符合當前應用場景精度的模型。BIM技術在建筑行業引起了一場革命，推動了傳統二維設計向三維設計轉變的進程[2-3]。

2 BIM技術的優勢

（1）成果直觀體現。市政項目中涉及道路、橋梁、交通、給排水、電氣、管廊及園林等眾多專業。對于舊路改造工程，還需要考慮對交通、現有建筑及專業設施的影響[4]，特別是近年來，越來越多的復雜工程開始出現，給傳統的市政設計帶來了更多的挑戰，BIM技術憑借著強大的三維展示功能，可以很直觀地將設計成果展現出來，讓設計人員及時發現設計不足和紕漏，避免設計問題的產生。

（2）專業配合度高。在復雜項目中，眾多專業之間配合困難，導致返工現象嚴重。應用BIM技術則有利于解決專業配合問題，可將不同專業的設計成果整合到同一個平臺中，通過碰撞檢查，解決不同專業之間的設計沖突[5]。同時，BIM模型具有關聯性，模型中的部分參數經過修改后，整個模型及圖紙信息都會同步更新，提高了設計效率。

（3）模擬分析能力強。BIM技術具有強大的模擬分析功能。在設計階段，可以通過模型對道路的視距、照明方案及行車舒適性進行模擬，優化設計，選取最佳的設計方案；在施工階段，可以通過模型進行施工全流程模擬，提前把控施工中的重難點，在施工之前及時發現潛在的危險和困難，顯著縮短項目施工周期，節省施工成本，保障工程質量[6]。

（4）精確計算工程量。在市政道路工程中，工程量計算對工程造價有直接影響。在傳統的設計模式下，在復雜的市政工程中，通過二維圖紙計算工程量較為困難，且容易產生較大的誤差，而通過應用BIM技術，在完成模型創建后可以根據模型信息快速生成工程量清單，對成本進行分析并加以控制。BIM技術的應用提高了工程量統計的速度，保證了數據的可靠性，加快了設計進度。

3 BIM技術在市政道路工程中的應用

3.1 在初步設計階段中的應用

在道路初步設計階段時，常用的是鴻業路易軟件。鴻業路易設計系統保留了現有的道路設計流程和習慣，在二維圖紙上進行設計。軟件集成了國內的眾多規范，當平曲線和豎曲線設計不合理時會智能提醒。軟件還可以快速計算設計道路的土方挖填量及道路路面工程數量表。完成設計后可以直接快速生成道路模型，軟件還提供了交通設施、安全設施的自動設計和建模，快速生成道路標線及標牌。拖拽式邊坡設計、快速建模、模型和圖表聯動、快速查看三維模型等一系列強大的功能，降低了設計強度。

3.2 在施工圖設計階段中的應用

CNCCBIM OpenRoads軟件在施工圖設計階段得到了廣泛的應用。軟件擁有強大的模板自定義功能和參數控制功能，可以完成任意復雜道路模型的創建。BIM技術在施工設計階段發揮的作用包含以下兩個方面。

（1）直觀地展示設計意圖。在傳統的市政道路設計過程中，通過二維的方式展示三維空間，設計人往往很難準確、全面地闡釋設計意圖。特別對于復雜的項目，非專業人員很難通過二維圖紙理解設計意圖，甚至可能理解錯誤。

（2）解決專業間設計沖突。近些年來隨著市政項目規模的擴大，設計難度越來越高，道路設計逐漸變得更具有系統性，BIM技術將不同專業的設計成果整合到一個平臺上，不同專業的人員協同進行設計，提高了條件傳遞的效率，平臺也可以很方便地檢查出不同專業設計之間的沖突。

3.3 在道路施工階段中的應用

（1）施工前期準備。通過構建施工階段的模型，對設計成果進行復核，可提前發現施工圖紙中可能存在的問題；通過施工圖模型精確地統計工程量，復核工程量，對成本進行精確的控制。

（2）施工進度管理。將三維模型導入到BIM平臺，在施工過程中可以有多種應用。通過三維場景模型合理布置場地、確定施工材料的入場時間和堆放位置，以及科學地安排人力、物力，強化進度管控能力。通過將施工完成的情況準確、及時地輸入管理平臺，實現信息集成和共享，精確控制施工進度。

（3）施工質量管理。BIM技術擁有強大的模擬仿真功能，可以對施工過程的重點工序、工藝進行施工模擬，提前對項目進行直觀精確的了解，把握施工中的重難點，準確識別危大清單，編制危大專項方案，保障項目的施工質量和施工人員生命安全。

（4）施工成本管理。基于BIM技術對工程量的精確控制，可以實現施工材料采購的合理性和透明性，避免材料采購不合理問題。同時，借助BIM管理平臺，可科學布置場地，減少材料和機械的二次搬運和非必要的場地硬化。通過對人力、物力和財力的精確控制，減少施工投入，節約施工成本。

綜上所述，BIM技術在施工前期準備階段的應用，可以精確地復核圖紙、工程量。在項目實施階段的應用可以有效地控制建設進度、提升工程質量、降低造價水平。

3.4 在項目運維階段中的應用

項目進行過程中涉及的專業眾多，在不同的項目階段也有不同精度的模型，模型管理容易混亂，應用BIM平臺有助于更好地管理和使用模型。

（1）在BIM平臺中可以利用模型進行突發事件的模擬，預測可能發生的突發事件，并提前制訂對應的防控措施。

（2）當事故真實發生時，可以快速查看事故部位的結構形式及周圍的管線、結構等布置情況，給維修方案的制訂提供專業的參考。

（3）結合物聯網技術，對管道、設備進行信息管理，當到達時間節點時，提醒專業人員完成檢測、維修、更換設備等流程。

4 BIM技術應用展望

雖然現階段BIM技術在市政道路工程設計中取得了一定的進展，但在市政工程設計項目中的推廣仍面臨很多問題，為了將BIM技術普遍應用于市政道路工程，應注重以下三個方面。

（1）注重專業人才培養。目前在BIM技術的應用層面，無論是乙方進行項目設計還是甲方進行項目驗收，對BIM技術的使用者水平都提出了更高的要求，而國內高校仍缺乏對BIM專業技術人才的系統培養體制。BIM技術的應用對從業者的工程專業素養、軟件操作能力、編程邏輯思維和動手能力都提出了較高的要求，而目前在國內既了解工程行業又具有較高編程水平的人才少之又少。

（2）進行深度二次開發。當現有軟件的功能不能滿足要求時，就需要進行二次開發，在原有技術基礎上進行功能拓展、定制修改。通過二次開發可以優化數據集成、自動出圖等功能，也可以利用程序來完成煩瑣的重復工作，加快項目的設計進度。

（3）大力推廣落地應用。BIM技術只有結合實際工程項目的需求才能發揮真正的價值，因此在企業中落地推廣是關鍵的一環。為了在工程項目中積極推廣BIM技術的應用，首先，管理者應增加專業人員BIM知識培訓頻次，使專業人員了解BIM技術的專業技能和專業知識，并在培訓完成后進行考核；其次，建立健全激勵機制，對在培訓和實際項目應用中表現較好的專業人員進行獎勵表彰，由此推動BIM技術在項目生產中的應用。

5 結束語

目前BIM技術在市政道路工程中的應用仍處于起步階段，在復雜多專業結合的工程中已經展現出強大的優勢，有利于提高建設質量、控制工程成本及縮短工程建設周期。電腦輔助繪圖終結了畫板手工繪圖的時代，BIM技術三維設計也將逐漸取代二維設計。新事物的產生往往需要一段時間的適應期，雖然現階段BIM技術的推廣應用還存在一些問題，但最終會給行業帶來翻天覆地的變化。