張緒斌

（領(lǐng)睿建設工程有限公司，廣東 江門 529000）

0 引言

我國市政道路工程正逐漸從以往短、平、快的建設路線向復雜、創(chuàng)造性強的方向發(fā)展，因此傳統(tǒng)的二維設計方法已無法滿足復雜市政道路設計要求，需要相關(guān)部門與人員將BIM 技術(shù)應用在市政道路設計中，借助3D 建模進行工程模擬，簡化設計項目，提高設計精確性。為了確保BIM 技術(shù)的應用路徑更加科學、合理，需要對其主要特征進行深入了解。

1 BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)又稱建筑信息模型，是指應用在工程設計、管理中的一種數(shù)據(jù)化手段，可以實現(xiàn)建筑的信息化模型整合，并在項目生命周期中完成數(shù)據(jù)的傳遞與共享，幫助技術(shù)人員全面掌握建筑信息，以此為后續(xù)各方主體的協(xié)作提供基礎，能夠起到降低生產(chǎn)成本、縮短施工周期、提高生產(chǎn)效率的作用。同時，也可將BIM 技術(shù)理解為建設項目的功能特性數(shù)字表達，其本質(zhì)上屬于一個知識資源，能夠在建設項目的不同階段，使各利益方利用BIM 技術(shù)完成信息的提取、更新與修改，從而支持各部門之間的協(xié)同作業(yè)。

2 BIM 技術(shù)具備的優(yōu)勢

2.1 凸顯設計意圖

以往的CAD 二維設計方式難以有效解決將復雜市政道路三維空間呈現(xiàn)在二維空間中的難題，在實際設計時，因為三維參數(shù)具有一定的復雜性，難以避免會造成部分數(shù)據(jù)丟失，進而影響設計成果，無法準確表達設計意圖。而應用BIM 技術(shù)設計的數(shù)字化信息模型能夠完整表達市政道路工程的真實樣貌、準確反映設計意圖，而且相關(guān)工程屬性以及模型劃分更加詳細，既可以自定義設計參數(shù)，也能描述市政道路三維問題。

2.2 模擬效果優(yōu)良

在復雜市政道路設計中能夠應用BIM 技術(shù)逼真的3D 信息模型直觀地查看工程的完工效果，從而清晰、準確地找出可能存在的設計問題，并為后續(xù)設計方案的調(diào)整、優(yōu)化提供參考依據(jù)，這也是BIM 模擬效果優(yōu)良的具體表現(xiàn)。對于相關(guān)設計人員而言，BIM 技術(shù)強大的分析能力可以進一步提高解決對策的針對性以及適用性，降低工作難度，減少返工概率，將市政道路建設過程中可能出現(xiàn)的問題消除在設計階段，避免小問題的不斷累積而引發(fā)安全事故，也能減少不必要的人力資源與物力資源消耗，這些都是傳統(tǒng)二維設計難以達到的。而對于業(yè)主而言，也能借此消除內(nèi)心預期偏差。除此之外，通過BIM 技術(shù)所打造的3D 信息模型信息量龐大，不僅涵蓋3D 集合信息、工程拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)，還將工程信息等內(nèi)容包含在內(nèi)，此類信息能夠為后續(xù)工程設計與施工提供重要的數(shù)據(jù)支持，以此獲取準確的驗證結(jié)論，保證技術(shù)交底的高效性。

2.3 工程量計算準確

以往的二維設計方法大多采用斷面法進行市政道路的工程量計算，雖然此類計算方法對于道路相對平坦、設計復雜性較低的道路工程能夠保持極小的誤差，但對于地形起伏程度及設計復雜性較高的道路工程卻會導致較大的誤差。在市政道路管線設計方面，以往的工程量確定方法以標準圖或工作人員的經(jīng)驗為主，容易受工作人員的個人能力等因素的影響導致誤差。但在采用BIM 技術(shù)后，可以利用3D 信息模型中各工程子模型內(nèi)精確的屬性信息以及集合數(shù)據(jù)，更準確地完成面積、體積等工程數(shù)據(jù)的計算，且此類計算本身具有一定的自動化特點，無須人工手動錄入，可以更好地減小計算誤差。

2.4 協(xié)同作用良好

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工程規(guī)模也得以進一步擴張，對市政道路的設計也提出了全新的挑戰(zhàn)，需要設計人員細化設計內(nèi)容，加強與其他部門的合作，才能切實解決一系列設計難題。以往的二維設計中，工作人員通常會采用分圖層復制與引用的方法完成合作，或是借助協(xié)同設計系統(tǒng)進行工作協(xié)調(diào)，但此類協(xié)同方式的問題在于操作過于簡單，只是在服務器上對圖形與文件進行權(quán)限設置，難以有效解決復雜的協(xié)同問題。比如在設計市政道路的過程中，一般情況下要將路段邊坡、互通立交、公交站等設計任務分別指派給不同的人員完成，在二維設計模式中，此類協(xié)同性極高的工作往往無法有效并行，因為設計圖中所涉及的線條、數(shù)據(jù)存在一定的關(guān)聯(lián)性，如果單純將不同人員的工作成果簡單結(jié)合，必然會大幅度提高出錯的可能性。而BIM 技術(shù)則不同，由于其設計過程本身是一種模型搭建過程，需要設計眾多子模型并處理好模型之間的低耦合關(guān)系，若此類耦合關(guān)系足夠明確，便可簡化協(xié)同工作，并找出潛在的協(xié)同問題，之后將工作合理分配給不同人員，達到提高協(xié)同效果的目的。

3 應用路徑

隨著我國市政道路設計愈發(fā)復雜，BIM 技術(shù)所能發(fā)揮的作用也得以進一步提高，本文將以BIM 技術(shù)中的Civil 3D 設計軟件作為研究對象，闡述其在市政道路設計中的具體應用路徑。

3.1 繪制地形圖

通常而言，我國市政道路勘測機構(gòu)大多會采用以下兩種地形圖：一是二維地形圖，其高程點的數(shù)值需要設定為0，而實際高程則要以數(shù)字形式標注在高程點附近；二是三維地形圖，由于高程點的標注高程與實際高程相同，因此可以通過標注高程確認實際高程。以三維地形圖為例，設高程點圖塊為Z 坐標圖塊，在地形圖中BIM 技術(shù)的應用路徑為：

首先，打開Civil 3D 設計軟件中的圖層管理模塊，反向選取除高層點外的所有圖層，并凍結(jié)反向選取的圖層。

其次，點擊創(chuàng)建曲面指令，打開對話框，依照曲面實際類型以及圖層名稱選取對應的圖層。

再次，點擊曲面菜單，打開自定義工具欄，選取工具欄內(nèi)的圖形對象，完成圖層添加。

最后，框選全部高程點，創(chuàng)建三維地形圖內(nèi)的曲面，便可利用對象查看器獲取新創(chuàng)建的曲面。

3.2 繪制道路中心線

道路中心線的繪制是復雜市政道路設計中的核心部分，由于設計過程需要考慮多種控制因素，因此需要設計人員預先完成規(guī)劃設計中線位的擬合處理，結(jié)合市政道路實際要求對規(guī)劃方案內(nèi)的曲線半徑、曲線長度等元素進行適當優(yōu)化。同時還要充分掌握地層信息與場地數(shù)據(jù)，利用傾斜攝影手段輔助景觀設計，更快速地完成工程數(shù)據(jù)的計算。將BIM 技術(shù)應用在道路中心線繪制中的路徑可分為以下三個步驟：

一是插入中心線。預先分析復雜市政道路中心的布設狀況，并結(jié)合實際需要進行優(yōu)化處理，在確定后，便可將其添加在三維地形圖當中。

二是完成中心線的轉(zhuǎn)換。設計人員需要在三維地形圖中完成轉(zhuǎn)換操作，將復雜市政道路中心線轉(zhuǎn)變?yōu)槎喽尉€。

三是創(chuàng)建路線。單擊Civil 3D 設計軟件中的“從多段線創(chuàng)建路線”選項，便可選中復雜市政道路中心線，之后程序窗口中會彈出對話框，用以提示用戶輸入路線，設計人員在輸入路線名稱后還需選擇路線標簽集與樣式，再點擊確定便可完成道路中心線的繪制。

3.3 設計道路縱向斷面

調(diào)查顯示，我國以往采用的道路設計軟件在進行道路縱向斷面設計的過程中仍存在一定的功能缺陷，其具體的設計流程為：預先完成地面線文件的編制處理，之后借助設計軟件自動形成地面線，再以此為基礎繪制對拉坡線；在繪制時需要根據(jù)實際情況適當調(diào)整對拉坡線，直至其滿足設計需求；設計人員需要將調(diào)整后的對拉坡線以文件形式存儲在原地面線文件當中，這樣便可隨時調(diào)用原地面線文件以及豎曲線文件，最終形成市政道路縱向斷面圖。雖然該方法能夠保證道路縱向斷面良好的設計效果，但過程相對煩瑣，且布局參數(shù)的調(diào)整效果不佳，也不能方便地查看相關(guān)要素。而采用BIM 技術(shù)的Civil 3D 設計軟件，將三維地形圖作為道路縱向斷面設計的基本數(shù)據(jù)，以此簡化地面線的生成流程，只需利用“從曲面創(chuàng)建道路縱向斷面”這一操作指令便可自動生成地面線文件。并且通過該方法生成的地面線可以根據(jù)復雜市政道路中心線的調(diào)整自動更新，能夠有效節(jié)省設計人員的工作時間與精力，減少工作量。

除此之外，在進行道路縱向斷面拉坡線設計的過程中，還可借助“以布局完成縱向斷面創(chuàng)建”的指令進行縱向斷面的繪制，而在繪制完成后設計人員便可查看坡度、坡長、總曲線等要素，更好地判斷各項數(shù)據(jù)是否符合相關(guān)標準。若不符合，則要利用Civil 3D 設計軟件中的“縱向斷面形狀”指令進行二次編輯，單擊該指令模塊會彈出工具條，用以完成縱向斷面布局參數(shù)的重新設置，此時設計人員可在對話框內(nèi)完成豎曲線半徑、坡度、邊坡點里程樁號等參數(shù)的調(diào)整，直至符合規(guī)范要求。

3.4 設計道路橫向斷面

采用Civil 3D 設計軟件完成道路橫向斷面的設計可以理解為對復雜市政道路進行裝配，因此需要在設計時將多種影響因素考慮到位，合理選擇工程配件，之后才可依次進行組合、配置與安裝，保證BIM 技術(shù)的3D 信息模型能夠精確反映相關(guān)數(shù)據(jù)。具體可分為以下三個設計步驟：

一是裝配創(chuàng)建。單擊Civil 3D 設計軟件中“道路”菜單下的“裝配創(chuàng)建”指令，程序會自動彈出對話框，提示操作人員輸入裝配名稱，輸入完成后點擊確定按鈕便可完成裝配創(chuàng)建。

二是裝配基準線的插入處理。在Civil 3D 設計軟件中進行鼠標移動點擊時可以發(fā)現(xiàn)帶有圓形標記的豎線，該豎線便是需要進行插入處理的裝配基準線，即復雜市政道路中心線。

三是裝配部件。在Civil 3D 設計軟件中“道路”菜單下有工具板選項，屬于Civil 3D 設計軟件的自帶選項之一，借助該選項便可進行裝配部件處理。裝配部件的具體步驟為，首先完成橫向斷面的裝配，并確保裝配面能夠滿足各項裝配要求。其次要在完成橫向斷面的裝配后分析市政道路設計規(guī)劃內(nèi)容，結(jié)合分析結(jié)果完成剩余裝配的添加；同時，由于Civil 3D 設計軟件具備動態(tài)功能，因此可以借助該功能完成各項裝配部件參數(shù)的修改，也能對原有裝配進行重制，使其成為所需的裝配。最后要確保軟件中的復雜市政道路參數(shù)模型可以實時更新各項裝配。

3.5 道路建模設計

在道路建模設計的過程中，首先單擊“道路”菜單下的“創(chuàng)建道路”指令，彈出有關(guān)道路創(chuàng)建的提示對話框，根據(jù)相關(guān)提示信息便可完成復雜市政道路的選取，并依次完成道路橫向斷面與縱向斷面的裝配處理。然后，在完成道路創(chuàng)建后，結(jié)合復雜市政道路寬度，在道路組建邏輯對話框中創(chuàng)建設計區(qū)域，再將市政道路組建作為設計對象，為其提供科學、合理的道路組件邏輯目標。

4 應用中需要改進的問題

BIM 技術(shù)在復雜市政道路設計應用中需要改進的問題主要有以下兩點：

一是需要推動行業(yè)標準建立。雖然近年來BIM技術(shù)的應用范圍得到進一步擴展，但在應用過程中由于不同人員的能力水平參差不齊，容易造成設計效果出現(xiàn)較大差異，不同設計單位與施工單位之間在技術(shù)交流時也經(jīng)常出現(xiàn)問題，導致設計結(jié)果評價不統(tǒng)一，嚴重阻礙了BIM 技術(shù)的發(fā)展。為此相關(guān)部門與負責人需要及時統(tǒng)一行業(yè)標準，細化規(guī)章制度，提高對人員的能力要求，必要時，可制定多項考核體系，以此推動BIM 技術(shù)的應用。

二是需要優(yōu)化BIM 技術(shù)的兼容性。調(diào)查顯示，我國BIM 技術(shù)應用在復雜市政道路設計中存在的問題大多表現(xiàn)為地形、地貌等信息的準確性較低，為了解決此類問題，需要將BIM 技術(shù)與其他技術(shù)適當結(jié)合，提高信息的獲取、分析效率，并保證BIM 技術(shù)能夠與其他技術(shù)保持良好的兼容性，比如與GPS 技術(shù)結(jié)合使用，擴大BIM 技術(shù)的應用范圍，提高地質(zhì)信息的準確性。

5 結(jié)語

本文分析了BIM 技術(shù)的基本內(nèi)容與主要特征，闡述了BIM 技術(shù)的優(yōu)勢以及應用中需要改進的問題，并提出了繪制地形圖、繪制道路中心線、設計道路縱向斷面、設計道路橫向斷面、設計道路建模等復雜市政道路設計中BIM 技術(shù)的應用路徑，希望以此提高市政道路設計效率與質(zhì)量，消除潛在的危險因素，便于后續(xù)施工、驗收等工作的開展。