市政道路是城市發(fā)展的重要組成部分，如今市政路網(wǎng)已經(jīng)基本規(guī)劃完成，進(jìn)入運(yùn)營階段，但由于設(shè)計(jì)考慮不足，造成設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)不接軌的問題。BIM技術(shù)是建筑行業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的新興技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)市政工程全生命周期管理。以武漢市某新建市政道路為研究對(duì)象，根據(jù)該道路設(shè)計(jì)指標(biāo)，使用BIM技術(shù)對(duì)市政道路進(jìn)行建模，在施工過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)該道路的場地布置，后期運(yùn)維階段，使用BIM技術(shù)完成道路的監(jiān)測與養(yǎng)護(hù)。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù);市政道路;全生命周期;道路養(yǎng)護(hù)

中圖分類號(hào) U412.37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）09-0163-03

引言

BIM的概念為建筑信息模型，其主要內(nèi)涵為將復(fù)雜的工程信息與模型相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的智能化管理[1]。市政道路作為城市之間的運(yùn)輸通道，主要作用為保證城市的交通運(yùn)行與管道連接，在市政道路的設(shè)計(jì)中，需要考慮道路與管道兩方面問題，且設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，易出現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤[2]。BIM技術(shù)具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性以及優(yōu)化性，能夠?qū)崿F(xiàn)各類信息的集成處理，根據(jù)信息數(shù)據(jù)類型設(shè)置在相應(yīng)組成模型中[3]。將BIM技術(shù)與市政道路工程相結(jié)合具有兩方面優(yōu)勢：一方面，BIM技術(shù)能夠?yàn)槭姓缆返脑O(shè)計(jì)與施工提供可視化，將設(shè)計(jì)圖紙實(shí)現(xiàn)三維表達(dá)，更直觀的保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性，更準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計(jì)方案比選，實(shí)現(xiàn)市政道路工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證道路項(xiàng)目的正常運(yùn)行。另一方面，傳統(tǒng)的市政道路管理將道路設(shè)計(jì)與后期養(yǎng)護(hù)管理進(jìn)行分離，造成設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)不對(duì)接，增加了后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用并且養(yǎng)護(hù)效果較差。BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)市政道路工程全生命周期的管理，將設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)相對(duì)接施行并行管理，并且提前對(duì)整個(gè)工程的造價(jià)進(jìn)行計(jì)算，平衡前期建設(shè)造價(jià)與養(yǎng)護(hù)造價(jià)，避免建設(shè)造價(jià)低，但后期養(yǎng)護(hù)造價(jià)高的情況[4]。BIM技術(shù)在市政道路工程中的應(yīng)用還不完善，多用于市政道路的設(shè)計(jì)與施工階段，在養(yǎng)護(hù)階段的應(yīng)用與管理較少。該文以武漢市某新建市政道路為研究對(duì)象，根據(jù)該新建道路的工程概況，確定具體參數(shù)完成市政道路建模，通過BIM技術(shù)在施工階段、養(yǎng)護(hù)階段的應(yīng)用管理技術(shù)，研究BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用。

1 工程概況

武漢市某新建市政道路工程為互通式立體交叉設(shè)計(jì)，按照行車方向劃分分為東西路與南北路，兩條道路采用平面交叉，因交通堵塞問題，現(xiàn)進(jìn)行互通式立體交叉設(shè)計(jì)，新建道路設(shè)計(jì)速度為60 km/h，設(shè)計(jì)車道為雙向四車道。采用記錄法對(duì)兩條道路不同方向的交通量進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表1所示。

根據(jù)表1交通量調(diào)查結(jié)果得到，南北方向道路的交通量壓力較大，日平均交通量達(dá)到10 W輛/天左右，為典型的城市主干道，交通較為擁堵。且非機(jī)動(dòng)車與行人數(shù)量較多，混合式交通嚴(yán)重，易造成交通事故。東西方向的道路交通量相對(duì)于南北走向而言，交通量較低，日均交通量在6 萬輛/天左右，非機(jī)動(dòng)車與行人數(shù)量較少。根據(jù)目前該市政道路交通狀況，需要對(duì)東西、南北走向的兩條市政道路改變道路交叉形式，由平面交叉轉(zhuǎn)變?yōu)榛ネㄊ搅Ⅲw交叉，以南北方向道路作為城市主干道，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮該方向道路交通量的分離與分流，且混合式交通嚴(yán)重，交通事故頻發(fā)，需要考慮行人及非機(jī)動(dòng)車的運(yùn)行方式。

2 BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

根據(jù)武漢市某新建市政道路工程概況，解決原有市政道路交通堵塞的問題，需要對(duì)兩條道路進(jìn)行互通式立交設(shè)計(jì)。互通式立交的設(shè)計(jì)復(fù)雜，需要考慮的設(shè)計(jì)要素眾多，采用BIM技術(shù)對(duì)市政道路工程設(shè)計(jì)能夠提高設(shè)計(jì)效率，保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)能夠應(yīng)用于市政道路工程的地形識(shí)別、平面線形設(shè)計(jì)、縱斷拉坡、道路平面設(shè)計(jì)、橫斷土方計(jì)算等方面。

2.1 地形識(shí)別

對(duì)該市政道路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要對(duì)地形進(jìn)行識(shí)別。傳統(tǒng)的識(shí)別方式為地勘法，采用測量儀器對(duì)地形進(jìn)行勘察，得到地理位置信息，測量精度低且數(shù)據(jù)復(fù)雜，不易進(jìn)行處理。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行地形識(shí)別時(shí)，結(jié)合GIS系統(tǒng)，第一步進(jìn)行目標(biāo)坐標(biāo)系的選擇，該項(xiàng)目選擇為“國家2000”，第二步進(jìn)行坐標(biāo)系投影參數(shù)設(shè)置，第三步搜索該市政道路所在位置或輸入位置坐標(biāo)，第四步生成三維地形地貌，如圖1所示。

2.2 平面線形設(shè)計(jì)

平面線形設(shè)計(jì)是市政道路工程設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，根據(jù)市政道路交通特點(diǎn)，南北方向道路交通量較大且轉(zhuǎn)向車輛較多，東西方向道路交通量相對(duì)較少，交通方式簡單，采用上下分層互通式立交的方式保證交通狀況。南北方向?yàn)槌鞘兄鞲傻溃O(shè)置于互通式立交的上層，東西方向道路位于立交下層。根據(jù)立交設(shè)計(jì)特點(diǎn)，在使用BIM技術(shù)進(jìn)行平面線形設(shè)計(jì)中，可選擇的立交線形有苜蓿葉形、鉆石形、圓形以及直連型，匝道類型有定向式與半定向式。確定互通式立交形式后，在設(shè)計(jì)軟件中輸入各轉(zhuǎn)向交通量以及立交線形，可以進(jìn)行平面線形設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮匝道的轉(zhuǎn)彎半徑，使用苜蓿葉線形可以對(duì)匝道的轉(zhuǎn)彎半徑進(jìn)行調(diào)整，且該互通式立交轉(zhuǎn)向交通量較大。根據(jù)BIM技術(shù)進(jìn)行平面線形設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果如圖2所示。確定立交平面線形為半苜蓿葉形+半定向型。

2.3 縱斷拉坡

在確定道路互通式立交平面線形為半苜蓿葉形+半定向型后，需要對(duì)道路進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì)。在進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，BIM設(shè)計(jì)軟件根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范可自動(dòng)生成縱斷面，但是自動(dòng)生成的縱斷面的坡度需要進(jìn)行手動(dòng)設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目位于武漢市，夏季雨水豐富，在進(jìn)行坡度設(shè)置時(shí)需要考慮排水需求。使用BIM軟件進(jìn)行縱斷面拉坡，能夠?qū)崿F(xiàn)坡度的智能化生成，修改坡度參數(shù)時(shí)只需要對(duì)構(gòu)件信息進(jìn)行修改，修改信息不滿足規(guī)范設(shè)計(jì)時(shí)，軟件不能進(jìn)行下一步設(shè)計(jì)?？v斷面設(shè)計(jì)完成后，能夠?qū)ν练搅窟M(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)出工程量表。

2.4 道路平面設(shè)計(jì)

道路平面設(shè)計(jì)是市政道路工程設(shè)計(jì)中的重要部分，使用BIM技術(shù)進(jìn)行道路平面設(shè)計(jì)可以進(jìn)行多樣化的結(jié)合設(shè)計(jì)，將綠化景觀設(shè)計(jì)與道路平面進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，生成三維模型。根據(jù)工程概況，采用雙向四車道形式，且設(shè)計(jì)速度為60 km/h。在平面線形設(shè)計(jì)與縱斷拉坡設(shè)計(jì)后，平面設(shè)計(jì)根據(jù)車道形式進(jìn)行選擇，軟件自動(dòng)生成道路平面圖，平面圖中包括行車道、中央分隔帶、人行道等附屬設(shè)施，根據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)選擇將立交入口處行車道寬度加寬，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以隨時(shí)檢查設(shè)計(jì)的合理性，在二維平面進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，在三維設(shè)計(jì)中檢查建模參數(shù)準(zhǔn)確性，BIM模型庫中包含眾多綠化植物模型可以進(jìn)行設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)三維圖如圖3所示。

2.5 橫斷土方計(jì)算

BIM技術(shù)與傳統(tǒng)建模軟件的區(qū)別主要在于模型信息的修改及工程量匯總表的自動(dòng)生成。該市政道路為新建互通式立交，使用BIM技術(shù)能夠在設(shè)計(jì)階段對(duì)項(xiàng)目的土方工程量進(jìn)行計(jì)算，對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行控制，并且能夠?qū)β访驿佈b材料以及路基進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)模型與道路數(shù)據(jù)的管理。在道路模型建立后，保證模型的適用性，可以將模型轉(zhuǎn)化為Revit形式，便于對(duì)該道路工程進(jìn)行管理，其設(shè)計(jì)完成后的三維模型如圖4所示。根據(jù)該設(shè)計(jì)模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)道路的三維建模，并且在組成模型的每一個(gè)構(gòu)件中，都存在構(gòu)件信息與二維碼，可以通過掃描二維碼信息了解構(gòu)件情況，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)劃階段的可視化。該項(xiàng)目使用BIM技術(shù)，在設(shè)計(jì)階段完成了全過程設(shè)計(jì)，節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間，降低了設(shè)計(jì)成本，增加了設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性與設(shè)計(jì)模型的可視化，能夠達(dá)到市政道路工程的設(shè)計(jì)要求，更直觀地確定項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果。

3 BIM技術(shù)在市政道路養(yǎng)護(hù)過程中的應(yīng)用

BIM技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)市政道路設(shè)計(jì)的可視化，而且能夠完成對(duì)整個(gè)市政工程項(xiàng)目全生命周期的管理。在城市路網(wǎng)日益完善的背景下，新建市政道路的項(xiàng)目逐漸減少，養(yǎng)護(hù)類項(xiàng)目數(shù)量增加。采用BIM技術(shù)能夠進(jìn)行從設(shè)計(jì)階段開始至運(yùn)維階段為止的全生命周期管理。養(yǎng)護(hù)過程中主要體現(xiàn)BIM技術(shù)對(duì)建成道路的信息管理，以武漢市某新建市政道路工程模型為例，研究BIM技術(shù)在路面病害調(diào)查以及養(yǎng)護(hù)管理方面的應(yīng)用。

3.1 BIM技術(shù)在市政道路路面病害調(diào)查中的應(yīng)用

BIM技術(shù)應(yīng)用于路面病害調(diào)查時(shí)，需要使用全自動(dòng)檢測車對(duì)路面病害進(jìn)行檢測。自動(dòng)檢測設(shè)備具有掃描功能，將路面存在病害進(jìn)行掃描與識(shí)別，常見的路面病害如縱向裂縫、網(wǎng)裂、龜裂以及車轍等。對(duì)路面病害進(jìn)行識(shí)別后，將掃描結(jié)果上傳至檢測云平臺(tái)。把該道路土建模型以及管道模型導(dǎo)入BIM5D綜合管理軟件中，根據(jù)路面病害掃描結(jié)果，在云平臺(tái)中建立問題檔案，將路面病害與市政道路具體位置進(jìn)行關(guān)聯(lián)，便于工程運(yùn)維單位進(jìn)行養(yǎng)護(hù)方案制定。并且路面病害掃描，可以詳細(xì)表述病害的類型、面積、等級(jí)以及工程量清單。養(yǎng)護(hù)單位在制定相關(guān)養(yǎng)護(hù)方案時(shí)，可以根據(jù)路面病害掃描結(jié)果，對(duì)路面狀況進(jìn)行自動(dòng)評(píng)定，按照道路狀況評(píng)定等級(jí)，選用相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方案，實(shí)現(xiàn)路面病害調(diào)查的簡便性，提高路面病害檢測的精度。

3.2 BIM技術(shù)在市政道路路面養(yǎng)護(hù)管理中的應(yīng)用

市政道路路面的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量影響了道路的服務(wù)使用年限，傳統(tǒng)的道路養(yǎng)護(hù)采用的是對(duì)病害進(jìn)行現(xiàn)場處理的方式，未考慮到對(duì)養(yǎng)護(hù)工程的統(tǒng)一管理。造成養(yǎng)護(hù)工程繁瑣，養(yǎng)護(hù)質(zhì)量低且養(yǎng)護(hù)造價(jià)高的問題。采用BIM技術(shù)對(duì)養(yǎng)護(hù)工程實(shí)現(xiàn)全方位養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)單位制定養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，將制定的計(jì)劃與相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目相關(guān)聯(lián)，把養(yǎng)護(hù)計(jì)劃與道路養(yǎng)護(hù)位置相關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)后可根據(jù)方案對(duì)養(yǎng)護(hù)工程施工進(jìn)行模擬。BIM5D軟件能夠在三維模型的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)進(jìn)度與養(yǎng)護(hù)造價(jià)的協(xié)同管理。將該道路模型導(dǎo)入相關(guān)BIM軟件中，對(duì)養(yǎng)護(hù)過程中，養(yǎng)護(hù)的施工進(jìn)度與施工造價(jià)進(jìn)行模擬，能夠在構(gòu)件管理模塊，選中養(yǎng)護(hù)位置查看相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施，點(diǎn)擊工程量匯總功能，能夠?qū)崿F(xiàn)養(yǎng)護(hù)工程量的查詢與匯總，可以單獨(dú)查看某種材料使用量，例如瀝青使用量與集料使用量，科學(xué)地控制養(yǎng)護(hù)工程進(jìn)度。養(yǎng)護(hù)工程完工后，對(duì)該市政道路養(yǎng)護(hù)部位進(jìn)行二次檢測，檢測結(jié)果上傳至云平臺(tái)空間，BIM技術(shù)能夠?qū)⒃擆B(yǎng)護(hù)過程進(jìn)行存檔，避免紙質(zhì)文件的丟失，形成該道路的養(yǎng)護(hù)檔案，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)工程的科學(xué)管理與施工。根據(jù)BIM技術(shù)的優(yōu)化性，能夠使用BIM技術(shù)對(duì)養(yǎng)護(hù)工程的成本、進(jìn)度進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬，并且對(duì)不同專業(yè)之間的養(yǎng)護(hù)，如土建工程與管道工程之間的養(yǎng)護(hù)施工，能進(jìn)行碰撞檢查，避免養(yǎng)護(hù)工程的不合理性。

4 結(jié)論

綜上所述，BIM技術(shù)能夠應(yīng)用于市政道路設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)的全過程管理。以武漢市某新建市政道路為建模對(duì)象，在設(shè)計(jì)階段，研究BIM技術(shù)在地形識(shí)別、平面線形設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)以及道路平面設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用，結(jié)果表明采用BIM技術(shù)能夠優(yōu)化市政道路設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率。通過BIM技術(shù)在市政道路養(yǎng)護(hù)過程中的應(yīng)用，提高了養(yǎng)護(hù)工程的科學(xué)性，降低了養(yǎng)護(hù)造價(jià)。