刘玉柱
潍坊市市政工程设计研究院有限公司 山东 潍坊 261000
摘要：近年来，我国的城市化建设的发展迅速，BIM技术已经成为建设工程领域的关键技术手段，行业企业也在不断探索BIM技术的具体应用，早期BIM技术还属于建筑行业的专利，随着技术进步，BIM技术已经延伸到建设工程的各行各业，在城市道路设计当中，BIM技术也得到了广泛推广和应用。
关键词：城市道路设；BIM技术；运用
引言
城市市政道路设计的质量关系着一个城市交通体系的顺畅，影响着广大人民群众的日常出行。当前社会中不论是日常居民出行还是企业发展都对道路交通体系的质量和性能提出了越来越高的标准，另外我国城市化进程的不断深入也在对城市道路设计提出了更高的要求。因此，相关部门需要提高对城市道路设计的重视，市政道路设计人员应该结合时代的发展特点以及相关城市的地理特征对现代道路设计工作的各个方面进行深入分析，从内部提升设计水准，保证市政道路设计的质量。
1BIM技术阐述
1.1内涵分析
BIM，英文全称BuildingInformationModeling，其是一种建设项目物理与功能特性的数字表达，也是一个共享的知识资源，它包含一个设施从概念到拆除的全部信息。核心在于通过数字三维模型，在数字化技术的支持下，为模型提供完整的、与实际情况一致的工程信息库。
1.2技术特点
BIM技术最显著的技术特点在于集约化的信息化设计方法。从以前的CAD到现在的BIM，最显著的特点，就是从单打独斗，变成协同作业。集约化的信息化设计方法是BIM最显著的技术特点，在BIM的运用中，城市道路从概念到最后拆除都以一个唯一的数字三维模型为基础，实现道路全生命周期内信息的共享与交互。
2城市道路工程设计技术中存在的问题
2.1设计缺乏差异性
目前我国大部分城市道路工程在设计过程中都缺乏差异性，道路与城市的其他环境特色无法自然融合。这导致道路的设计效果大大影响了城市的整体形象。比如，道路设计时未考虑周边树木、花坛对道路的影响，或者未对道路周边的面积进行合理的测算，或者将相互联系的草坪分离等等都会破坏城市环境的协调统一。
2.2出现年限问题
经过调查发现，目前道路在实际投入使用的过程中，其使用寿命正在逐渐的缩短，甚至道路的实际使用年限大大的小于预期的使用年限。道路的损坏固然与现代经济的迅猛发展、车流量大、交通运输负荷重有关，但是道路的质量却在更大程度上决定着道路的使用年限。因而要想提高道路的使用寿命需要从两方面入手，一方面是车流量大、车辆超载问题导致的路面破损、路基结构破坏问题；另一方面是道路在施工过程中，施工技术落后、施工材料差、施工人员素质不够或施工单位监管不到位等等，都会导致“豆渣工程”的出现。而究其最根本的原因在于城市道路工程设计不科学所致，各项参数的控制未按照设计的标准进行。
3BIM在道路设计中的运用
3.1管网综合
基于BIM技术，对城市道路进行管网设计。要求在准确掌握城市地下管网现状以及设计依据的情况下，进行管网综合设计，在BIM的应用中，先根据选线情况确定一个初始的模型，管网综合就是在初始模型上，添加管网模型，包括各类管道、线路、井室等，为了明确各种类型管道的用途，可以通过不同的图层、颜色来区分，模型建立后，要根据所选材料，赋予模型相应的物理参数，包括壁厚、承压能力、各管道净距、交叉点、预定埋设位置等。
3.2三维设计
BIM在道路设计中的应用，最关键的就是建立道路模型，一般包含如下几个关键要素。其一，地形地质模型，地形模型是一个可见的包含地面模型、道路模型、桥梁模型、隧道模型、地下管线等模型的一个综合模型。在选线当中基于GIS系统，确定具体路线后，按照电子地图，地下管线设计资料，竣工图等，以及实测结果设计一个概略模型，其中涵盖地质条件，地下管线情况，周边建筑情况等。引入地形影响，作为模型的表面纹理，叠加至地形图，由此呈现较为真实的一个道路周边地形地质情况的三维场景。在场景中添加道路模型，而道路模型应当细化为道路路线、桥梁（如高架）、隧道、立交以及附属设施，分别建立各自的子模型，然后依据选线情况确定模型在场景中的具体位置，并拼合为一个完整的道路模型，并赋予模型具体的物理参数，包括平纵横参数，路基、护栏、中间带、绿化带等参数。道路模型完成后，应由景观设计专业，结合模型进行景观设计，采取可视化方法，在原有模型上添加各类景观模型，保证景观与道路协调。
3.3施工模拟
利用BIM技术建立起道路几何模型以及施工过程模型后，可以采取BIM技术中的施工模拟模块，对施工方案进行实时、交互和逼真的模拟，进而对已有的施工方案进行验证、优化以及完善，在施工模拟中能够预知到实际施工可能出现的问题，进而提前做好预防措施，避免以及减少返工和资源浪费现象，优化施工方案，整个过程先是通过BIM建模，然后组建虚拟施工环境，设定运动关系以及运动顺序，执行定义好的程序进行施工模拟，模拟结束后给出相应的模拟结果分析，如果满足要求则转入综合分析，判断施工方案是否最优，若是则确定为最优方案，若不是，则选用其他方案重新进行运动关系和运动顺序的设定，再次执行模拟，若结果不满足要求，则调整参数或调整方案，重复上述步骤，循环模拟，直至找到最优施工方案。
3.4协调水、电、暖管线
城市道路设计中一个比较大的难点是地下管线的协调问题，需要基于BIM构建相应的管线模型，并整合为一体。为了确保管线布置科学合理，必须要进行碰撞检测，一般采取多专业综合碰撞检测（注意，各专业构建好模型后，需要各自完成各自专业模型的碰撞检测），暖通、水电、道路、结构等各专业要协同进行综合碰撞检测，但是一个完整的城市道路模型实体数量庞大，排布复杂，如果一次全部碰撞检测，可能需要超级计算机来进行，一般计算机可能会非常慢，因此为了提高效率，一般要求在完成功能前提下，尽量减少显示实体的数量，进而快速得到碰撞检测结果，然后根据碰撞检测结果去优化水、电、暖管线布置方案，确保最优。
3.5道路平纵向组合设计
即便道路的平面与纵断面设计均能满足现行规范提出的要求，但如果平面和纵断面之间的组合不良，也会导致整个立体线形在视觉上无法达到连续。在这种情况下，如果车辆以较高的速度行驶，则车辆的驾驶人将很难对空间予以分辨，增大安全风险，使交通事故的发生率提高。在以往的设计工作中，因采用二维图纸，所以对平面和纵断面之间的组合仅可以利用个人经验和通过想象完成，设计效果很难表达，这对之后的设计工作与评价是有很大影响的。而若能在设计中引入BIM技术，则能在完成平面与纵断面的设计之后立即开始仿真，采用视觉分析的方法能确定视距较差和视觉上无法达到连续的具体段落。
结语
综上所述，BIM技术能应在城市道路设计的每个方面，包括地面分析、路线设计、纵断面设计、平面与纵断面组合设计、路网设计、立交设计、周边环境和可持续性设计。在以上环节应用BIM技术，一方面由于构建了道路信息模型，所以如果模型有一个模块发生变动，将使其他模块也产生相应的联动，省去很多琐碎修改，促使设计人员将主要精力放在方案设计上；另一方面当在复杂的地形条件下进行平面、横向与纵向设计时，利用三维视图能便于设计人员对路线的细节及工程量进行有效控制，另外利用驾驶模拟，能对道路整体线形进行动态分析，实现对方案的进一步优化。
参考文献
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