BIM 技術在市政道路設計中的應用探索

周俊飛

（杭州市城建設計研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

BIM 技術在工程領域中的發展速度非常快，通過對BIM 特性進行分析與總結，可以在道路設計中，將BIM 技術可視化等優勢合理發揮出來，進而提高市政工程的總體施工質量，所以有必要加強市政工程與BIM 技術的融合，通過技術優化來促使市政道路設計效果得到進一步提升。

1 BIM 設計優勢

1.1 對象化

BIM 技術能夠利用數據，針對設計對象來完成參數化設計。在二維設計中，路面、邊坡等設計對象可以通過線條、信息、圖例來完成表達。利用對象化能夠令市政工程設計有了真正的意義。對象化的主要特性如下：①可維護性。通過可變設計參數調整可以完成設計與修改，系統會對固定參數進行自動維護，當設計人員對參數進行修改之后，系統便可以自行完成針對模型的幾何信息設計，進而避免因局部修改而導致的重復性設計，提高設計質量。②信息完整性。在二維設計中，可以利用標注、圖例等方法來表現出模型信息。在開展分布設計時，為了體現出信息內容中的側重點，可以刪除多余的標記。在大型工程中，局部修改有可能導致設計信息出現沖突，此時設計信息的完整性將會被影響，而利用BIM 技術則能夠將信息數據存儲到模型中，在針對側重點進行表達時，只需要通過模型數據進行應用即可。③數據統一性。設計期間不同設計部門往往會交叉利用參數信息，此時將會導致數據參數混亂，而利用BIM 進行關聯則能夠保證設計模型的數據統一性[1]。

1.2 模塊化

模塊化設計可以通過兩個層次來表達，一種是對象模塊化，通過將工程設計拆分為單獨對象，便可以逐步進行設計優化。另一種則是流程模塊化，即在市政工程設計中通過排列時間來完成設計階段的合理劃分，通過對設計內容進行完善、優化，可以令設計過程變得更加完善。模塊化設計的優勢在于能夠帶動工程設計的創新，并優化團隊分工。例如在設計期間可以將擋土墻等標準部件進行模塊化，進而實現對于設計成果的重復利用，此時可以結合已有模塊來降低設計風險，提高工程可靠性。常用模塊的大量重復性利用，可以促使模塊研究變得更加專業。除此之外，利用模塊化設計進行模塊的重復利用，能夠有效減少設計、審核時的工作量，進而提高設計效率。

1.3 可視化

BIM 設計時的設計效果始終具有可視化的特征，不同于傳統二維設計，三維設計的優勢非常明顯，因為設計人員能夠針對市政工程設計內容以周邊設施、環境進行細致觀察，提高對于設計工作的掌握程度，而且還可以通過三維模型來實現方案內容的可視化表達，此時會令溝通變得更加直觀。例如在工程設計中，可以通過輸入數據來完成建模，通過對不同模型進行對比分析，便可以直觀找出市政工程設計中的不足，通過設計方式進行合理優化，可以令市政設計方案更好地滿足道路工程的真實需求。圖1 為BIM 道路設計。

2 道路設計BIM 應用原則

2.1 需求確定優先原則

在市政道路設計中，各種工程項目對于BIM 技術的實際需求并不相同，而且BIM 平臺并未得到完善，所以目前的BIM 技術無法保證市政設計的專業性。在開展BIM 設計時，應該針對前期需求進行合理分析，以此來掌握BIM 技術所需要的各種功能。例如，在道路設計階段要求BIM 技術能夠利用三維建模來體現出足夠優質的工程效果。只有提前明確BIM 的技術需求，才能夠提高BIM 技術的使用針對性，避免出現資源浪費等問題。若在設計階段不結合實際情況，盲目提高模型精確度，就會導致市政工程設計時的工程量出現大幅提高，此時還會影響到模型設計時的工作效率。在確定BIM 需求時，可以參考美國NBIMS 所提出的相關流程標準。

2.2 高內聚低耦合原則

該原則屬于模塊化延展后產生的原則，能夠在設計內容、過程模塊中有效減少耦合關系所帶來的影響。各個模塊相互之間具有一定相關性，在工作中需要完成各自的任務，在二維設計中，不同尺度的圖紙如果涉及相同的設計內容，則為了保證內容一致性，就需要通過復制的方式來實現備份。如果設計內容出現了修改，則需要通過重復上述內容來保證修改效果。由于兩張圖紙具有較強的耦合度，在面對設計內容大量重復使用時，就會導致修改難度大幅提高，出錯的概率也會因此而增加。在BIM 技術的作用下，可以通過模塊化來保證引用效果，通過對模塊進行修改能夠同時反映到其余圖紙中，進而降低修改難度。在市政工程設計期間，高內聚低耦合原則能夠在不同的設計階段中有所體現，能夠保證方案調整時的靈活性[2]。

2.3 協同設計原則

協同設計原則是市政道路設計中的主要原則之一，在二維設計中，通常會在設計期間體現出協同設計原則。設計時可以將各個專業的設計成果單獨序列、成冊，這種方式將會導致協同設計難度提高。而BIM 設計則能夠將多種設計成果統一融入至模型中，統一模型可以令設計過程、設計成果實現統一。所以在市政道路設計中應用BIM 技術時，需要針對實際需求來開展協同設計管理，以此來達到完善設計體系的目的。

3 市政道路設計BIM 的應用

3.1 地形圖處理

通常情況下，勘測企業會提供三維、二維地形圖兩類。其中三維地形圖會將標注高程點高標看作實際高程，二維地形圖則會在高程周圍使用數字標明高程。三維地形圖的處理方式如下：打開圖層管理器，并對其他處于高程點以外的圖層進行反向選擇、凍結。當曲面創建完成后，需要利用合適的圖層、名稱、類型，然后打開曲面樹形菜單來進行選擇塊的添加，此時利用框選高程點的方式便可以完成曲面創建，設計人員通過對象查看器就能夠看到創建出的曲面。

3.2 道路中心線設計

在道路中心線設計中，應該提前制定中心線線位，制定期間需要重點考慮各個方面帶來的影響因素，并且還需要結合規定明確線位并開展擬合的同時對曲線要素進行調整、優化。在設計過程中，應該選擇地形圖中適合的位置來完成中心線的放置，然后通過轉化的方式來將中心線調整成為多段線，并依次點擊多段線來完成路線的創建。除此之外，設計期間還要一同創建市政路線名稱，并且需要結合路線實際情況來明確樣式與標簽集。

3.3 縱斷面設計要點

在利用軟件開展縱斷面設計時，設計人員需要提前完成原地面線文件并以原地面線為中心進行拉坡線的繪制。在對拉坡線優化完成后，設計者需要將豎曲線、原地面線文件相結合，這時便能夠自動生成縱斷面圖。在三維地形設計期間，可以通過曲面創建指令來自動生成地面線，如果此時道路中心線需要進行調整、優化，就可以通過軟件來開展自動更新。除此之外，利用布局創建指令還能夠實現對拉坡線的設計。當縱斷面設計結束后，設計人員則要對自動生成的指標內容進行查看，如果在查看中發現沒有滿足規定要求，則可以通過形狀命令中的子工具條來實現對于各項參數的合理修正[3]。

3.4 道路橫斷面設計

在利用Civil 3D 開展道路創建時，為了確保三維模型足夠精確，就必須利用最佳部件來進行組合裝配。在組合裝配期間，應該結合裝配指令來完善相關裝配名稱，并且還需要在軟件中額外添加帶有標記的豎線，該豎線要通過設置來當作裝配所需的道路中心線。另外在裝配時還應該優先對明確標準的橫斷面進行裝配，然后結合實際需求來合理添加對應的裝配。由于系統自身具有動態關聯性，因此設計人員在修改配件參數、裝配變動期間，可以一并帶動三維道路模型一同完成優化、更新。相較于傳統二維模式而言，采用三維地圖的BIM 技術在市政工程設計中無疑能夠發揮出更好的效果，而且在BIM 技術的作用下，還可以在設計中加強不同部門相互之間的配合，在保證設計質量的同時提高設計效率[4]。

4 結論

總而言之，我國城市建設目前正處于高速發展時期，市政道路項目因為整體基數相對較大，所以為了保證道路設計質量，就需要通過BIM 技術來完成項目設計優化。BIM 技術在細節控制、溝通交通等方面具有非常大的優勢。只有通過加強對于BIM 的研究，才可以在道路設計中真正完全發揮出BIM 的優勢，在保證道路設計品質的同時降低經濟成本。