道路BIM应用：从传统设计困境到现代技术优势的转变

发布于:2024-04-12

道路建设作为城市基础设施的重要组成部分，其设计与施工的质量直接关系到城市交通的流畅与市民的出行体验。然而，传统的道路设计方法在面临日益复杂的城市环境和不断增长的交通需求时，逐渐暴露出诸多困难。幸运的是，随着BIM技术的兴起和应用，道路设计与施工迎来了革命性的改变。

传统道路设计 VS BIM道路设计

在传统道路设计中，设计师们往往依赖于二维图纸进行规划和施工。这种方式虽然在一定程度上能够满足基本的道路建设需求，但随着城市化进程的加速，其局限性愈发明显。首先，二维图纸难以全面展示道路的三维形态和空间关系，导致设计与实际施工之间容易产生偏差。其次，传统设计方式缺乏对道路与其他城市元素的整合考虑，如道路与周边建筑、绿化、管线等的协调，容易导致城市空间的碎片化。此外，传统设计在工程量统计、施工计划制定等方面也存在效率低下、精度不足等问题。

然而，随着BIM技术的应用，道路设计与施工迎来了全新的发展机遇。BIM技术以三维数字化模型为核心，将道路设计的各个环节整合到一个统一的平台中，实现了从设计到施工的无缝衔接。

首先，BIM技术能够构建出精准的三维道路模型，使设计师能够更直观地了解道路的形态、结构和空间关系。这不仅可以减少设计与施工之间的偏差，还可以提高设计的精度和效率。

其次，BIM技术能够实现道路与其他城市元素的整合设计。通过BIM平台，设计师可以综合考虑道路与周边建筑、绿化、管线等的关系，实现城市空间的和谐统一。这不仅有助于提升城市形象，还可以提高道路使用的安全性和舒适性。

此外，BIM技术还具有强大的数据分析和处理能力。通过BIM模型，设计师可以快速提取工程量、材料用量等数据，为施工计划的制定提供有力支持。同时，BIM技术还可以对施工方案进行模拟和优化，提高施工效率和质量。

总的来说，BIM技术的应用为道路设计与施工带来了革命性的改变。它不仅解决了传统设计方法中存在的诸多困难，还提高了设计的精度和效率，实现了城市空间的和谐统一。

BIM技术在道路工程中的其他应用

在BIM道路工程中，除了上述提到的注意事项外，还需要关注以下几点：

1.模型精度与细节：在创建BIM道路模型时，要确保模型的精度和细节达到项目要求。特别是对于复杂的道路结构，如交叉口、桥梁、隧道等，需要详细建模，以反映其真实情况。

2.数据一致性：BIM道路工程涉及大量的数据，包括道路几何数据、材料数据、交通流量数据等。这些数据需要在整个项目中保持一致，以确保设计、施工和运营阶段的顺畅进行。

3.模型协同与共享：由于BIM道路工程涉及多个专业和部门，因此需要确保模型在各专业和部门之间能够协同工作，实现数据共享。这有助于避免信息孤岛，提高工作效率。

4.与施工方案的结合：BIM道路工程模型需要与施工方案紧密结合，以确保施工过程中的顺利进行。通过模拟施工过程，可以预测和解决可能出现的问题，优化施工方案。

5.可持续性分析：在BIM道路工程中，可以利用模型进行可持续性分析，如环境影响评估、能源消耗分析等。这有助于在设计阶段就考虑到道路的可持续性，为未来的运营和维护打下良好基础。

BIM在道路工程中的应用实践

滨海大道项目位于深圳市超级总部基地南侧，西接沙河西路立交改造工程，东至广深高速公路，全长约5.95Km。其中总部基地段（沙河东路-深湾五路）为下沉改造段，主线隧道暗埋段长度1.56Km，两侧分别设置268m及235m敞开段；下沉隧道上部改造为上盖绿地休闲空间。

设计阶段BIM应用

在本项目策划中，制定从方案设计、初步设计、施工图设计的全过程BIM设计应用点，包括多专业协同三维设计、工程设计方案漫游、工程量复核等，旨在通过BIM技术应用，优化设计方案，提高设计质量。

1.多专业协同三维设计

在协同工作环境中，依据项目BIM应用实施策划要求，搭建项目各专业BIM设计模型，如下图所示，包括工程全线改造道路工程、隧道工程主体及其附属的土建、机电、装饰、地质、地下管线等，以及工程周边市政管线、地面交通系统等BIM模型创建。

2.设计方案可视化效果表现

在设计方案中，根据隧道不同设计方案要求，创建相应的隧道BIM模型，以三维可视化的形式展现方案的设计理念、思路和细节表现，辅助设计方、业主、政府相关部门协调沟通，便于进行设计方案比选和快速决策。通过可视化直观方式，看出不同设计方案条件下的穗莞深城际站与港湾式停靠站以及周边环境之间的相对空间位置关系，如下图所示，有助于设计人员改进设计方案，辅助业主进行方案决策。

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3.工程设计方案漫游

以规划的滨海大道改造道路、隧道BIM模型为基础，结合无人机航拍的周边环境模型、市政管线模型及地下建构筑物模型，直观展示工程整体设计方案成果，进行仿真漫游，虚拟展示工程建成实景并判断周边环境的影响，尤其是线路与现状路网及相关工程的关系，隧道匝道口位置、港湾式停靠站与周边环境的关系等，在方案阶段妥善处理与周边建构筑物的关系，避免错漏碰缺，辅助设计方案优化，如下图所示。

4.碰撞检查与三维管线综合

在项目前期阶段，模拟并优化管线搬迁和交通组织方案，利用模拟视频清晰表达管线改迁方案、交通组织随进度计划变化的状况，如下图所示，反映各施工阶段存在的重点难点，检查并优化方案，辅助重大节点工程筹划。

5.工程量复核

根据设计清单工程量统计要求，采用BIM技术手段对工程土建、机电等工程量辅助统计，如下图所示，核对设计统计量与BIM工程量，复核差异较大的项，提高工程算量的准确性。

6.道路现状与改造方案对比

以倾斜数据与BIM模型为基础，通过BIM可视化展示方式，开展道路现状与改造方案对比，如下图所示，分析改造道路与周边环境相互关系，辅助设计方案决策。根据车辆流速、道路设计时速等参数信息，动态模拟道路交通拥堵状况，优化道路线网设计。

7.景观艺术方案动态呈现

基于前期方案建立的周边地表、市政管线等模型，并根据景观设计方案资料创建景观绿化方案模型，整合各专业设计方案BIM模型，以三维可视化仿真形式展现隧道、道路关键节点景观方案的设计理念、思路和细节表现，辅助设计单位、建设单位、政府等相关部门进行景观绿化方案协调沟通，优化和稳定景观绿化设计方案，如下图所示。

施工BIM应用

1.施工场地规划布置优化

合理进行场地布置，科学利用施工空间，直观、实时显示场地布置计划和实际状况，以便减少项目用地成本。应用BIM技术开展场地布置模型创建，如下图所示，能更好的融合领导出具的规划意见、技术部计算的空间需要、安全部提出的设施要求，再进行各种细节的深化设计。贯彻了“一模多用”的原则，各个专业的场地布置都在同一个模型上建立，可相互计算空间预留，确保场地布置的合理性、可执行性。

2. 720°全景展示

建基于BIM模型，制作的项目全景浏览链接，可以通过分享链接在PC端直接打开、浏览项目模型，如下图所示。

3.施工进度模拟

通过Navigator，按照已编制的施工计划，使模型依据时间节点进行呈现，可实现施工过程可视化模拟，如下图所示。目前建筑施工中进度计划表达的传统方法大多采用横道图和网络图计划，2D表达并不直观，尤其是当存在交叉作业面时，某些问题在前期未被发现，而在施工阶段显露出来，就会使施工陷入被动，借助BIM，对项目施工的关键节点进行方案模拟，重点关注总平布置、交通组织，流水穿插等，更直观、更精确地发现并提前解决施工过程中可能遇到的问题，为不同施工方案提供了可视化的沟通、分析、决策平台。

4.复杂施工节点深化及可视化交底

针对复杂施工节点，对传统二维施工图的理解全靠技术员发挥空间想象力，对于经验丰富的工程师，尚且需要花费较多的精力去吃透图纸。对缺乏工程经验的技术人员而言，拿到设计图纸进行施工时，势必存在读图用时较长且难免有读错图的情况发生，从而使得技术交底出现偏差，出现返工现象。运用BIM技术，将二维图纸转换成3D模型，不但方便技术员读图，也使技术交底变得简单。提高技术员读图的效率和准确度，实现可视化技术交底，减少返工。

5.施工工艺模拟分析及技术交底

完成关键施工工艺、专项施工工序的展示，指导现场施工。施工方案、技术存在的很多问题往往都是在施工过程中发现，而后再加以改进，在此过程中会造成材料的浪费、工期拖延等造成成本增加的问题，利用BIM技术，可以提前在软件中预演整个施工工序，如下图所示，在模拟中发现问题，解决问题，并且改进技术，在最大程度上可以保证施工的顺利进行。