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摘 要：市政道路工程结构形式复杂，在工程设计中，传统的设计理念无法满足市政道路建设要求。BIM 为新型智能化技术，通过将其应用于道路工程设计中，可发挥信息共享功能，以动态形式充分展现出道路全寿命周期，据此对道路工程设计方案进行优化调整，提高道路设计水平。下面笔者就对此展开探讨。
关键词：BIM技术;道路工程;设计
1 BIM标准
对于BIM标准，国际上将其分为 IFC、IFD 和IDM3 类。IFC标准由资源层、核心层、共享层和领域层4个层次构成，提供了一个不依赖于任何具体信息管理系统、适合于计算机处理的建筑数据表示和交换标准;IDM（Information Delivery Manual）标准即信息交付手册标准，其最终目的是保持数据的准确性;IFD（International Framework for Dictionaries）为国际字典框架标准，利用IFD可保证国内外数据的共享，保证工程的顺利进行。
2 BIM在道路设计中的应用
2.1 建模
建模是BIM应用的前提，利用道路的几何设计基础的数据及地形，构建出信息化的标准地面、道路、道路桥梁隧道等构件，之后以卫星、航空影像（GPS、GIS）支持，对影响模型进行贴图处理，提高数字模型真实性，营造虚拟化空间。采用BIM信息软件，可高效制作出道路模型。例如，构建更新的交互平面道路口，也可利用软件的内部操作部件，构建虚拟的人行道、绿化带、沟渠、车道组件、红绿灯等。按照常用的设计规范设计好道路的各项交通标识、路面的标线等。也可以按照各个地区的交通规范，创建出独特的部件。要确保施工图及各项标注都处于最新状态，与实际社会中的规范保持一致，以此便于道路工程设计人员进一步优化设计。
2.2 BIM+GIS
道路工程的设计主要依赖施工区域的原始地形、地貌数据，而传统CAD二维图纸设计中，针对部分长线条带宽道路，往往需要测绘支持，开展实地测绘，费时费力，测试完成后还需要以大量测绘点支持，制作地形图，设计完成需要对应设计人员有较强的空间想象力和理解能力，稍有差池，设计效果就不理想。
a城市某段高速道路合枞段设计中，按照项目特性及建设要求，采取无人机倾斜摄影方式获取实地数据，控制主线带宽左右各300 m幅度，局部的工点位置也保證500 m的幅度。以五镜头倾斜相机，沿线路设置满足1：2 000的控制点位。由于项目带状的特性影响，无人机采集到各项图片数据后，若直接采取空三分析建模，成功率较大，故采取重建大师软件计算数据，完成空三处理，构建出多角度的三维真实虚拟模型。该案例项目的施工复杂区域位于某互通立交，该立交和附近一高速相交汇，在枢纽区域以无人机摄影测量技术获取了高清的图像数据，简单处理后以GIS平台对当地状况以虚拟模型方式还原，再接国家84坐标系进一步控制模型误差，将最终的高度误差控制在“米”的级别，平面的误差控制在分米级别以内，实现数据的理想化精度处理，构建了实景模型。
2.3 道路工程的多专业设计校核
以a城市某段高速道路合纵段设计为例，其全线三维设计按照标段划分，选择Bentley平台结合2007版CAD三维平台建模，为简化建模过程，基于Revit平台工具再次开发，最后以项目集成平台，对各项BIM数据融合，提高模型功能性。设计阶段利用实地地形及无人机摄影技术得到初步的BIM模型，设计人员考虑现场情况及道路建设要求，综合设计模型，以综合对比分析、路线限界校核、碰撞检测等方式提高设计校核质量。多阶段的设计同步开展专业的设计校核，有效规避设计失误、净空不足等。优化后的模型可为后续工程施工提供全面、准确的参数支持，避免施工中出现诸多设计变更。
2.4 构件编码的应用及拓展
BIM技术贯穿在道路工程设计、施工全过程中，BIM模型在设计施工再到道路运维，其模型数据参数传递、构建信息使用都是衔接各个时期BIM技术有效应用的方式，故设计阶段需做全面构件信息的编码。通过应用构件编码，可确保道路工程的不同阶段都可以获取统一化的模型参数，其功能要求、性能等都保持一致，构建一个高度集中的管理、应用数据过程。BIM模型由诸多构件构成，储存及调用模型信息，需索引并区别构件编码。通过对三维模型中各个构件赋予构件编码，相关设计人员搜索编码，获取构件信息，道路工程量估计阶段，可针对不同构件对模型功能净量自动比对，提高估算结果的准确性，便于后期迅速了解需修改的构件。
3 BIM技术在市政道路设计优化中的应用实例
3.1 市政道路设计难点
某市政道路工程是由3条路线组成的，全程1 km，在该市政道路工程设计中，设计难点主要体现在以下几点。（1）道路结构设计问题。新建道路工程高度与已建道路的高度有一定偏差，挡土墙基础结构与道路工程之间的距离为0.5 m，因此，在道路工程施工中，需采取有效的设计优化措施，保证通行安全。（2）管网设计问题。该市政道路工程的管网布局形式比较复杂，在实际施工中，要求将原管道与新管网进行有效连接，保证管网运行通畅性。（3）施工设计问题。在市政道路工程施工过程中，基坑结构、挡土墙结构以及路基软基之间可相互影响，因此，在市政道路工程设计过程中应采取有效措施解决上述问题，同时开展市政道路工程与建筑主体结构施工。
3.2 市政道路优化设计
（1）市政道路路基优化设计。在该市政道路施工前，通过对工程项目三维模型进行分析发现，施工过程中挡土墙结构与道路工程电缆结构发生碰撞，如果协调控制不当，则在实际施工中即可引发很多施工问题，进而对施工的顺利进行造成不良影响。对此，在BIM技术的实际应用中，可在市政道路三维模型的基础上对挡土墙结构边缘进行优化设计，避免挡土墙施工对周围环境造成不良影响，同时保证挡土墙施工质量。（2）市政管网优化设计。在传统的二维设计中，很难处理管网结构的碰撞问题，对此，可采用BIM技术进行碰撞检测，在满足管网设计实用性的基础上，对管网布局形式进行优化调整。
3.3 优化结果分析
在该市政道路工程优化设计中，通过应用BIM技术进行优化设计，可充分发挥BIM技术的可视化功能以及优化功能。对施工现场绿化带进行全面勘察，同时对道路工程原有的机动车道阀门井进行优化设计，对阀门和各类管道的安装位置进行调整，并装饰管道，提高管道的美观性。另外，在市政道路工程施工过程中，可利用BIM技术的虚拟建造功能搭建新建管网三维模型，并进行模拟分析，在找出不合理设计问题后进行针对性调整，并改造道路工程雨水口深度，将原设计深度1 m调整为1.4 m，同时对横向水管以及纵向管道进行调整。
4 结束语
综上所述，现今，市政道路工程建设数量不断增多，在具体的规划建设中需综合考虑城市环境特征、交通因素、复杂管网结构等，而传统的二维设计方式逐渐暴露出很多弊端。对此，可推广应用BIM技术，创建市政道路工程三维模型，综合考虑项目建设要求以及施工环境特征对设计方案进行优化调整，保证市政道路工程施工的顺利进行，提高项目建设效益。
参考文献：
[1]高崧，李卫东.建筑信息模型标准在我国的发展现状及思考[J].工业建筑，2018（2）：111-117.
[2]李云贵.中美英BIM标准与技术政策[M].北京：中国建筑工业出版社，2018：152-153.
[3]殷爱国，刘明辉.BIM技术在交通领域应用分析[J].土木建筑工程信息技术，2019（6）：113-117.
关键词：BIM技术;道路工程;设计
1 BIM标准
对于BIM标准，国际上将其分为 IFC、IFD 和IDM3 类。IFC标准由资源层、核心层、共享层和领域层4个层次构成，提供了一个不依赖于任何具体信息管理系统、适合于计算机处理的建筑数据表示和交换标准;IDM（Information Delivery Manual）标准即信息交付手册标准，其最终目的是保持数据的准确性;IFD（International Framework for Dictionaries）为国际字典框架标准，利用IFD可保证国内外数据的共享，保证工程的顺利进行。
2 BIM在道路设计中的应用
2.1 建模
建模是BIM应用的前提，利用道路的几何设计基础的数据及地形，构建出信息化的标准地面、道路、道路桥梁隧道等构件，之后以卫星、航空影像（GPS、GIS）支持，对影响模型进行贴图处理，提高数字模型真实性，营造虚拟化空间。采用BIM信息软件，可高效制作出道路模型。例如，构建更新的交互平面道路口，也可利用软件的内部操作部件，构建虚拟的人行道、绿化带、沟渠、车道组件、红绿灯等。按照常用的设计规范设计好道路的各项交通标识、路面的标线等。也可以按照各个地区的交通规范，创建出独特的部件。要确保施工图及各项标注都处于最新状态，与实际社会中的规范保持一致，以此便于道路工程设计人员进一步优化设计。
2.2 BIM+GIS
道路工程的设计主要依赖施工区域的原始地形、地貌数据，而传统CAD二维图纸设计中，针对部分长线条带宽道路，往往需要测绘支持，开展实地测绘，费时费力，测试完成后还需要以大量测绘点支持，制作地形图，设计完成需要对应设计人员有较强的空间想象力和理解能力，稍有差池，设计效果就不理想。
a城市某段高速道路合枞段设计中，按照项目特性及建设要求，采取无人机倾斜摄影方式获取实地数据，控制主线带宽左右各300 m幅度，局部的工点位置也保證500 m的幅度。以五镜头倾斜相机，沿线路设置满足1：2 000的控制点位。由于项目带状的特性影响，无人机采集到各项图片数据后，若直接采取空三分析建模，成功率较大，故采取重建大师软件计算数据，完成空三处理，构建出多角度的三维真实虚拟模型。该案例项目的施工复杂区域位于某互通立交，该立交和附近一高速相交汇，在枢纽区域以无人机摄影测量技术获取了高清的图像数据，简单处理后以GIS平台对当地状况以虚拟模型方式还原，再接国家84坐标系进一步控制模型误差，将最终的高度误差控制在“米”的级别，平面的误差控制在分米级别以内，实现数据的理想化精度处理，构建了实景模型。
2.3 道路工程的多专业设计校核
以a城市某段高速道路合纵段设计为例，其全线三维设计按照标段划分，选择Bentley平台结合2007版CAD三维平台建模，为简化建模过程，基于Revit平台工具再次开发，最后以项目集成平台，对各项BIM数据融合，提高模型功能性。设计阶段利用实地地形及无人机摄影技术得到初步的BIM模型，设计人员考虑现场情况及道路建设要求，综合设计模型，以综合对比分析、路线限界校核、碰撞检测等方式提高设计校核质量。多阶段的设计同步开展专业的设计校核，有效规避设计失误、净空不足等。优化后的模型可为后续工程施工提供全面、准确的参数支持，避免施工中出现诸多设计变更。
2.4 构件编码的应用及拓展
BIM技术贯穿在道路工程设计、施工全过程中，BIM模型在设计施工再到道路运维，其模型数据参数传递、构建信息使用都是衔接各个时期BIM技术有效应用的方式，故设计阶段需做全面构件信息的编码。通过应用构件编码，可确保道路工程的不同阶段都可以获取统一化的模型参数，其功能要求、性能等都保持一致，构建一个高度集中的管理、应用数据过程。BIM模型由诸多构件构成，储存及调用模型信息，需索引并区别构件编码。通过对三维模型中各个构件赋予构件编码，相关设计人员搜索编码，获取构件信息，道路工程量估计阶段，可针对不同构件对模型功能净量自动比对，提高估算结果的准确性，便于后期迅速了解需修改的构件。
3 BIM技术在市政道路设计优化中的应用实例
3.1 市政道路设计难点
某市政道路工程是由3条路线组成的，全程1 km，在该市政道路工程设计中，设计难点主要体现在以下几点。（1）道路结构设计问题。新建道路工程高度与已建道路的高度有一定偏差，挡土墙基础结构与道路工程之间的距离为0.5 m，因此，在道路工程施工中，需采取有效的设计优化措施，保证通行安全。（2）管网设计问题。该市政道路工程的管网布局形式比较复杂，在实际施工中，要求将原管道与新管网进行有效连接，保证管网运行通畅性。（3）施工设计问题。在市政道路工程施工过程中，基坑结构、挡土墙结构以及路基软基之间可相互影响，因此，在市政道路工程设计过程中应采取有效措施解决上述问题，同时开展市政道路工程与建筑主体结构施工。
3.2 市政道路优化设计
（1）市政道路路基优化设计。在该市政道路施工前，通过对工程项目三维模型进行分析发现，施工过程中挡土墙结构与道路工程电缆结构发生碰撞，如果协调控制不当，则在实际施工中即可引发很多施工问题，进而对施工的顺利进行造成不良影响。对此，在BIM技术的实际应用中，可在市政道路三维模型的基础上对挡土墙结构边缘进行优化设计，避免挡土墙施工对周围环境造成不良影响，同时保证挡土墙施工质量。（2）市政管网优化设计。在传统的二维设计中，很难处理管网结构的碰撞问题，对此，可采用BIM技术进行碰撞检测，在满足管网设计实用性的基础上，对管网布局形式进行优化调整。
3.3 优化结果分析
在该市政道路工程优化设计中，通过应用BIM技术进行优化设计，可充分发挥BIM技术的可视化功能以及优化功能。对施工现场绿化带进行全面勘察，同时对道路工程原有的机动车道阀门井进行优化设计，对阀门和各类管道的安装位置进行调整，并装饰管道，提高管道的美观性。另外，在市政道路工程施工过程中，可利用BIM技术的虚拟建造功能搭建新建管网三维模型，并进行模拟分析，在找出不合理设计问题后进行针对性调整，并改造道路工程雨水口深度，将原设计深度1 m调整为1.4 m，同时对横向水管以及纵向管道进行调整。
4 结束语
综上所述，现今，市政道路工程建设数量不断增多，在具体的规划建设中需综合考虑城市环境特征、交通因素、复杂管网结构等，而传统的二维设计方式逐渐暴露出很多弊端。对此，可推广应用BIM技术，创建市政道路工程三维模型，综合考虑项目建设要求以及施工环境特征对设计方案进行优化调整，保证市政道路工程施工的顺利进行，提高项目建设效益。
参考文献：
[1]高崧，李卫东.建筑信息模型标准在我国的发展现状及思考[J].工业建筑，2018（2）：111-117.
[2]李云贵.中美英BIM标准与技术政策[M].北京：中国建筑工业出版社，2018：152-153.
[3]殷爱国，刘明辉.BIM技术在交通领域应用分析[J].土木建筑工程信息技术，2019（6）：113-117.