BIM技術在道路工程設計中的應用研究

蔡偉

摘 要：道路作為生活中重要的基礎設施之一，其承擔著交通組織、人員集散等一系列功能，各種車輛和行人作為道路的使用者，在滿足其通行需求后，道路的安全性和舒適性也成為影響其設計成敗的諸多因素。道路的人性化設計也多從使用者的角度出發，通過提升道路的安全性和使用舒適性來作為設計改進的方向。

關鍵詞：BIM技術;道路工程設計;應用研究

0 引言

道路工程是基建工程項目中的重點，需要對工程的施工環境及施工過程進行全面分析，預判并解決相關項目問題。要達到這一目標，以建筑信息化模型構建為主要形式的BIM技術，在道路工程設計中大有用武之地。

1 BIM技術在道路工程設計的重要性

道路是現代化重要的組成部分之一，是現代化必備的基礎設施。近些年來，快速發展，人口急劇增長，各種交通工具大量出現，導致交通堵塞日益嚴重，特別是國家大力發展智慧戰略的提出，這些都對道路前期規劃設計的科學性提出了更高的要求，如何做好道路的前期規劃設計已成為促進發展的重要課題之一。現在，道路的規劃設計通常采用的還是傳統的二維設計方法，這種設計方法的局限性大、設計效率低、不直觀，難以滿足越來越復雜的道路規劃設計需要。近年來，BIM（建筑信息模型）技術的發展引起了廣泛的關注，BIM是一種全新的設計、建造及運營管理方法，將規劃、設計、建造、運營等各階段的數據資料全部包含在3D模型中，使工程項目整個生命周期中任何階段的工作人員在使用該模型時均能擁有精確、完整的數據，幫助項目設計者提升決策的效率與正確性。

2 道路交通設計思路

2.1 合理規劃不同道路

首先，要設計好快速路。快速路主要負責為車輛提供長距離快速道路行駛服務。在設計期間，要注重將所有城內交通片區、對外交通有效連接起來，保證疏通效果，要保證快速路在4條以上。其次，要設計好主干路。主干路的功能在于連通對外交通和內部。主干路的設計要保證具備4條機動車道、兩側分隔帶隔離而成的非機動車道，以此提升道路交通能力;對于主干路的交叉口部分應適當擴建，防止發生交通擁堵問題。最后，在設計次干路方面，要注重充分發揮其集散功能。將次干路設置在公共住宅和建筑區域，從而有效提供生活服務。在設計支路方面，應當將其設置在居民住宅處，注重為人民群眾的步行、自行車的行駛、公交汽車的行駛提供便利服務。

2.2 因地制宜設計路面排水系統

因地制宜的利用道路范圍內綠地儲排水空間，從徑流直排模式轉化為低影響開發措施綜合利用，增加徑流排水路徑長度，除排水外，增添滲水、蓄水等功能，限制徑流峰值。充分利用路面橫斷面、縱斷面、路基及路面優化設計，提升道路系統排水能力。

3 BIM技術在道路工程設計中的應用

3.1 道路場地選址規劃設計中的BIM技術應用

道路工程在立項建設后，除了在原有路橋基礎上進行擴建外，如涉及到新修道路及隧道建設，首要考慮內容要素是路橋工程場地選址規劃。只有合理選擇路橋工程地址，才能使道路的交通樞紐作用充分發揮。而場地規劃狀況也會對道路設計質量產生直接影響。傳統設計模式框架下，道路工程場地規劃設計主要采用項目勘察人員進入現場勘察獲取數據的方式完成，這一規劃設計方式一方面需要大量人力物力，勘察設計的效率也受到影響，另一方面采用人工勘察規劃設計時容易出現數據參數不精準或存有誤差的情況。為此，要使道路場地規劃分析兼具效率及精度，可以引入BIM技術，對規劃設計進行補充完善。

3.2 道路橫斷面精細化設計

道路的橫斷面設計內容包括路基、隧道等。在InfraWorks中可以進行路基橫斷面的精細化設計，根據不同的路段，確定設計出相應的路基橫斷面尺寸和樣式，滿足特殊要求。根據地形地物及設計規范確定、隧道的里程位置，在InfraWorks中，編輯、隧道的樣式，在模型中進行繪制和調整。對于一些特殊重點的路段，如果InfraWorks中、隧道的樣式不符合項目要求，還可以在Revit平臺中進行精細化設計，對于重點地段的梁體、橋墩、橋臺以及附屬設施模型參數化建模，精確拼裝，再導入InfraWorks中，以確保道路設計符合要求。

3.3 在地下管線綜合設計中的應用

道路下方都埋設了大量管線，如：照明電纜、給排水管線、電力管線、熱力管線、燃氣管線、通信管線等。為避免在道路施工中破壞地下管線，在施工范圍內，各專業需要對工程管線豎向高程、平面位置等做好協調工作。應用BIM技術，可對地下管線分布情況進行三維可視化模擬。利用MagiCAD軟件進行地下管線建模，然后結合不同管線的施工圖紙進行合理劃分，在建模時嚴格遵循“大管讓小管，自上而下”的建模順序，以降低管道改建和調整的難度。建模完成后及時開展交叉碰撞檢查，按照檢查結果確定是否需要對管線進行調整。在道路預留和預埋設計中，通過BIM技術，可精確定位預留孔洞的具體位置，按照設計、分析、模擬的設計思路，對實際工程狀況進行動態表述，從多專業的角度入手進行合理設計，在BIM軟件中，模擬出具體的分解結果，進行有針對性的解決，提升設計效果，縮短設計時間，為動工建設留下充裕的時間。

3.4 道路綜合管廊設計中BIM技術的應用

道路綜合管廊設計及管理維護對整個路橋工程的周期壽命有重要影響。在這一環節中，BIM技術的應用可以貫穿于路橋綜合管廊的設計、施工、竣工等全過程階段。具體而言，其應用要點如下：第一，在綜合管廊施工圖設計環節，BIM技術可以應用于入廊管線施工圖設計及管廊廊體施工圖設計中。選用BIM技術進行綜合管廊工程建模，參考施工影響因素，得出施工設計圖紙，指導管廊施工。第二，在綜合管廊施工階段，BIM技術的應用范圍較為廣泛，主要涉及到如下幾個方面：①對路橋綜合管廊施工中所用到的設備元件，如預制構件等進行數量、規模、技術方面的模擬。用3D模型的方式明確管廊預制拼接制作、檢驗、養護等主要步驟，然后滿足質量及技術條件后，開展施工現場的拼裝吊裝作業。②管廊施工方案的執行及監督，尤其是在技術交接重難點上，使用裝有BIM可視化模型軟件的移動終端設備，可以針對設計圖、施工圖、施工數據參數等進行便捷觀察和管理，從而提高道路綜合管廊設計質量，為后續的管理維護打好鋪墊。

3.5 道路路基優化設計中的應用

在道路工程路基設計中，應重點關注擋土墻碰撞問題，在路基設計方案優化中，可利用BIM技術創建道路工程三維模型。比如，在某道路工程設計中發現，擋土墻存在碰撞隱患，在實際施工中，會對施工質量以及施工進度造成不良影響。對此，可采用BIM技術對設計方案進行全面分析，然后提出整改意見，同時，對于擋土墻邊緣位置，也需進行優化設計，避免在施工過程中對生態環境造成不良影響。在擋土墻結構設計中，可利用BIM技術軟件進行建模，創建擋土墻三維模型，然后通過BIM設計軟件平臺進行計算分析，對設計參數和方案進行優化調整，保證擋土墻結構的穩定性。在利用BIM技術創建三維模型后，可根據距離理論對擋土墻結構進行驗算以及模擬分析，制訂完善的設計方案。

4 結束語

綜上所述，BIM技術作為設計的新工具，只有與設計深度融合，充分發掘傳統設計中不易解決的問題，才能真正發揮BIM技術應用的價值，更好地為設計服務。

參考文獻：

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