蔣世旭

摘 要：市政道路工程結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，在工程設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念無法滿足市政道路建設(shè)要求。BIM 為新型智能化技術(shù)，通過將其應(yīng)用于道路工程設(shè)計(jì)中，可發(fā)揮信息共享功能，以動(dòng)態(tài)形式充分展現(xiàn)出道路全壽命周期，據(jù)此對道路工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，提高道路設(shè)計(jì)水平。下面筆者就對此展開探討。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);道路工程;設(shè)計(jì)

1 BIM標(biāo)準(zhǔn)

對于BIM標(biāo)準(zhǔn)，國際上將其分為 IFC、IFD 和IDM3 類。IFC標(biāo)準(zhǔn)由資源層、核心層、共享層和領(lǐng)域?qū)?個(gè)層次構(gòu)成，提供了一個(gè)不依賴于任何具體信息管理系統(tǒng)、適合于計(jì)算機(jī)處理的建筑數(shù)據(jù)表示和交換標(biāo)準(zhǔn);IDM（Information Delivery Manual）標(biāo)準(zhǔn)即信息交付手冊標(biāo)準(zhǔn)，其最終目的是保持?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;IFD（International Framework for Dictionaries）為國際字典框架標(biāo)準(zhǔn)，利用IFD可保證國內(nèi)外數(shù)據(jù)的共享，保證工程的順利進(jìn)行。

2 BIM在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 建模

建模是BIM應(yīng)用的前提，利用道路的幾何設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)及地形，構(gòu)建出信息化的標(biāo)準(zhǔn)地面、道路、道路橋梁隧道等構(gòu)件，之后以衛(wèi)星、航空影像（GPS、GIS）支持，對影響模型進(jìn)行貼圖處理，提高數(shù)字模型真實(shí)性，營造虛擬化空間。采用BIM信息軟件，可高效制作出道路模型。例如，構(gòu)建更新的交互平面道路口，也可利用軟件的內(nèi)部操作部件，構(gòu)建虛擬的人行道、綠化帶、溝渠、車道組件、紅綠燈等。按照常用的設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)好道路的各項(xiàng)交通標(biāo)識(shí)、路面的標(biāo)線等。也可以按照各個(gè)地區(qū)的交通規(guī)范，創(chuàng)建出獨(dú)特的部件。要確保施工圖及各項(xiàng)標(biāo)注都處于最新狀態(tài)，與實(shí)際社會(huì)中的規(guī)范保持一致，以此便于道路工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2 BIM+GIS

道路工程的設(shè)計(jì)主要依賴施工區(qū)域的原始地形、地貌數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)CAD二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，針對部分長線條帶寬道路，往往需要測繪支持，開展實(shí)地測繪，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，測試完成后還需要以大量測繪點(diǎn)支持，制作地形圖，設(shè)計(jì)完成需要對應(yīng)設(shè)計(jì)人員有較強(qiáng)的空間想象力和理解能力，稍有差池，設(shè)計(jì)效果就不理想。

a城市某段高速道路合樅段設(shè)計(jì)中，按照項(xiàng)目特性及建設(shè)要求，采取無人機(jī)傾斜攝影方式獲取實(shí)地?cái)?shù)據(jù)，控制主線帶寬左右各300 m幅度，局部的工點(diǎn)位置也保證500 m的幅度。以五鏡頭傾斜相機(jī)，沿線路設(shè)置滿足1：2 000的控制點(diǎn)位。由于項(xiàng)目帶狀的特性影響，無人機(jī)采集到各項(xiàng)圖片數(shù)據(jù)后，若直接采取空三分析建模，成功率較大，故采取重建大師軟件計(jì)算數(shù)據(jù)，完成空三處理，構(gòu)建出多角度的三維真實(shí)虛擬模型。該案例項(xiàng)目的施工復(fù)雜區(qū)域位于某互通立交，該立交和附近一高速相交匯，在樞紐區(qū)域以無人機(jī)攝影測量技術(shù)獲取了高清的圖像數(shù)據(jù)，簡單處理后以GIS平臺(tái)對當(dāng)?shù)貭顩r以虛擬模型方式還原，再接國家84坐標(biāo)系進(jìn)一步控制模型誤差，將最終的高度誤差控制在“米”的級(jí)別，平面的誤差控制在分米級(jí)別以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的理想化精度處理，構(gòu)建了實(shí)景模型。

2.3 道路工程的多專業(yè)設(shè)計(jì)校核

以a城市某段高速道路合縱段設(shè)計(jì)為例，其全線三維設(shè)計(jì)按照標(biāo)段劃分，選擇Bentley平臺(tái)結(jié)合2007版CAD三維平臺(tái)建模，為簡化建模過程，基于Revit平臺(tái)工具再次開發(fā)，最后以項(xiàng)目集成平臺(tái)，對各項(xiàng)BIM數(shù)據(jù)融合，提高模型功能性。設(shè)計(jì)階段利用實(shí)地地形及無人機(jī)攝影技術(shù)得到初步的BIM模型，設(shè)計(jì)人員考慮現(xiàn)場情況及道路建設(shè)要求，綜合設(shè)計(jì)模型，以綜合對比分析、路線限界校核、碰撞檢測等方式提高設(shè)計(jì)校核質(zhì)量。多階段的設(shè)計(jì)同步開展專業(yè)的設(shè)計(jì)校核，有效規(guī)避設(shè)計(jì)失誤、凈空不足等。優(yōu)化后的模型可為后續(xù)工程施工提供全面、準(zhǔn)確的參數(shù)支持，避免施工中出現(xiàn)諸多設(shè)計(jì)變更。

2.4 構(gòu)件編碼的應(yīng)用及拓展

BIM技術(shù)貫穿在道路工程設(shè)計(jì)、施工全過程中，BIM模型在設(shè)計(jì)施工再到道路運(yùn)維，其模型數(shù)據(jù)參數(shù)傳遞、構(gòu)建信息使用都是銜接各個(gè)時(shí)期BIM技術(shù)有效應(yīng)用的方式，故設(shè)計(jì)階段需做全面構(gòu)件信息的編碼。通過應(yīng)用構(gòu)件編碼，可確保道路工程的不同階段都可以獲取統(tǒng)一化的模型參數(shù)，其功能要求、性能等都保持一致，構(gòu)建一個(gè)高度集中的管理、應(yīng)用數(shù)據(jù)過程。BIM模型由諸多構(gòu)件構(gòu)成，儲(chǔ)存及調(diào)用模型信息，需索引并區(qū)別構(gòu)件編碼。通過對三維模型中各個(gè)構(gòu)件賦予構(gòu)件編碼，相關(guān)設(shè)計(jì)人員搜索編碼，獲取構(gòu)件信息，道路工程量估計(jì)階段，可針對不同構(gòu)件對模型功能凈量自動(dòng)比對，提高估算結(jié)果的準(zhǔn)確性，便于后期迅速了解需修改的構(gòu)件。

3 BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)優(yōu)化中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 市政道路設(shè)計(jì)難點(diǎn)

某市政道路工程是由3條路線組成的，全程1 km，在該市政道路工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。（1）道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題。新建道路工程高度與已建道路的高度有一定偏差，擋土墻基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與道路工程之間的距離為0.5 m，因此，在道路工程施工中，需采取有效的設(shè)計(jì)優(yōu)化措施，保證通行安全。（2）管網(wǎng)設(shè)計(jì)問題。該市政道路工程的管網(wǎng)布局形式比較復(fù)雜，在實(shí)際施工中，要求將原管道與新管網(wǎng)進(jìn)行有效連接，保證管網(wǎng)運(yùn)行通暢性。（3）施工設(shè)計(jì)問題。在市政道路工程施工過程中，基坑結(jié)構(gòu)、擋土墻結(jié)構(gòu)以及路基軟基之間可相互影響，因此，在市政道路工程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)采取有效措施解決上述問題，同時(shí)開展市政道路工程與建筑主體結(jié)構(gòu)施工。

3.2 市政道路優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）市政道路路基優(yōu)化設(shè)計(jì)。在該市政道路施工前，通過對工程項(xiàng)目三維模型進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，施工過程中擋土墻結(jié)構(gòu)與道路工程電纜結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，如果協(xié)調(diào)控制不當(dāng)，則在實(shí)際施工中即可引發(fā)很多施工問題，進(jìn)而對施工的順利進(jìn)行造成不良影響。對此，在BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，可在市政道路三維模型的基礎(chǔ)上對擋土墻結(jié)構(gòu)邊緣進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免擋土墻施工對周圍環(huán)境造成不良影響，同時(shí)保證擋土墻施工質(zhì)量。（2）市政管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)中，很難處理管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的碰撞問題，對此，可采用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測，在滿足管網(wǎng)設(shè)計(jì)實(shí)用性的基礎(chǔ)上，對管網(wǎng)布局形式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

3.3 優(yōu)化結(jié)果分析

在該市政道路工程優(yōu)化設(shè)計(jì)中，通過應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可充分發(fā)揮BIM技術(shù)的可視化功能以及優(yōu)化功能。對施工現(xiàn)場綠化帶進(jìn)行全面勘察，同時(shí)對道路工程原有的機(jī)動(dòng)車道閥門井進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對閥門和各類管道的安裝位置進(jìn)行調(diào)整，并裝飾管道，提高管道的美觀性。另外，在市政道路工程施工過程中，可利用BIM技術(shù)的虛擬建造功能搭建新建管網(wǎng)三維模型，并進(jìn)行模擬分析，在找出不合理設(shè)計(jì)問題后進(jìn)行針對性調(diào)整，并改造道路工程雨水口深度，將原設(shè)計(jì)深度1 m調(diào)整為1.4 m，同時(shí)對橫向水管以及縱向管道進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)今，市政道路工程建設(shè)數(shù)量不斷增多，在具體的規(guī)劃建設(shè)中需綜合考慮城市環(huán)境特征、交通因素、復(fù)雜管網(wǎng)結(jié)構(gòu)等，而傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方式逐漸暴露出很多弊端。對此，可推廣應(yīng)用BIM技術(shù)，創(chuàng)建市政道路工程三維模型，綜合考慮項(xiàng)目建設(shè)要求以及施工環(huán)境特征對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保證市政道路工程施工的順利進(jìn)行，提高項(xiàng)目建設(shè)效益。

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