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)基本規劃完成，進(jìn)入運營(yíng)階段，但由于設計考慮不足，造成設計與養護不接軌的問(wèn)題。BIM技術(shù)是建筑行業(yè)升級轉型的新興技術(shù)，能夠實(shí)現對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象，根據該道路設計指標，使用BIM技術(shù)對市政道路進(jìn)行建模，在施工過(guò)程中實(shí)現對該道路的場(chǎng)地布置，后期運維階段，使用BIM技術(shù)完成道路的監測與養護。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù);市政道路;全生命周期;道路養護

中圖分類(lèi)號 U412.37 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）09-0163-03

引言

BIM的概念為建筑信息模型，其主要內涵為將復雜的工程信息與模型相關(guān)聯(lián)，實(shí)現工程項目的智能化管理[1]。市政道路作為城市之間的運輸通道，主要作用為保證城市的交通運行與管道連接，在市政道路的設計中，需要考慮道路與管道兩方面問(wèn)題，且設計過(guò)程復雜，易出現設計失誤[2]。BIM技術(shù)具有可視性、協(xié)調性、模擬性以及優(yōu)化性，能夠實(shí)現各類(lèi)信息的集成處理，根據信息數據類(lèi)型設置在相應組成模型中[3]。將BIM技術(shù)與市政道路工程相結合具有兩方面優(yōu)勢：一方面，BIM技術(shù)能夠為市政道路的設計與施工提供可視化，將設計圖紙實(shí)現三維表達，更直觀(guān)的保證設計的科學(xué)性，更準確地進(jìn)行設計方案比選，實(shí)現市政道路工程的優(yōu)化設計，保證道路項目的正常運行。另一方面，傳統的市政道路管理將道路設計與后期養護管理進(jìn)行分離，造成設計與養護不對接，增加了后期養護費用并且養護效果較差。BIM技術(shù)能夠實(shí)現對市政道路工程全生命周期的管理，將設計與養護相對接施行并行管理，并且提前對整個(gè)工程的造價(jià)進(jìn)行計算，平衡前期建設造價(jià)與養護造價(jià)，避免建設造價(jià)低，但后期養護造價(jià)高的情況[4]。BIM技術(shù)在市政道路工程中的應用還不完善，多用于市政道路的設計與施工階段，在養護階段的應用與管理較少。該文以武漢市某新建市政道路為研究對象，根據該新建道路的工程概況，確定具體參數完成市政道路建模，通過(guò)BIM技術(shù)在施工階段、養護階段的應用管理技術(shù)，研究BIM技術(shù)在市政道路設計與養護工程中的應用。

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計，按照行車(chē)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(wèn)題，現進(jìn)行互通式立體交叉設計，新建道路設計速度為60 km/h，設計車(chē)道為雙向四車(chē)道。采用記錄法對兩條道路不同方向的交通量進(jìn)行調查，調查結果如表1所示。

根據表1交通量調查結果得到，南北方向道路的交通量壓力較大，日平均交通量達到10 W輛/天左右，為典型的城市主干道，交通較為擁堵。且非機動(dòng)車(chē)與行人數量較多，混合式交通嚴重，易造成交通事故。東西方向的道路交通量相對于南北走向而言，交通量較低，日均交通量在6 萬(wàn)輛/天左右，非機動(dòng)車(chē)與行人數量較少。根據目前該市政道路交通狀況，需要對東西、南北走向的兩條市政道路改變道路交叉形式，由平面交叉轉變?yōu)榛ネㄊ搅Ⅲw交叉，以南北方向道路作為城市主干道，設計時(shí)主要考慮該方向道路交通量的分離與分流，且混合式交通嚴重，交通事故頻發(fā)，需要考慮行人及非機動(dòng)車(chē)的運行方式。

2 BIM技術(shù)在設計階段的應用

根據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(wèn)題，需要對兩條道路進(jìn)行互通式立交設計?；ネㄊ搅⒔坏脑O計復雜，需要考慮的設計要素眾多，采用BIM技術(shù)對市政道路工程設計能夠提高設計效率，保證設計的準確性。在設計階段，BIM技術(shù)能夠應用于市政道路工程的地形識別、平面線(xiàn)形設計、縱斷拉坡、道路平面設計、橫斷土方計算等方面。

2.1 地形識別

對該市政道路進(jìn)行設計時(shí)，首先需要對地形進(jìn)行識別。傳統的識別方式為地勘法，采用測量?jì)x器對地形進(jìn)行勘察，得到地理位置信息，測量精度低且數據復雜，不易進(jìn)行處理。應用BIM技術(shù)進(jìn)行地形識別時(shí)，結合GIS系統，第一步進(jìn)行目標坐標系的選擇，該項目選擇為“國家2000”，第二步進(jìn)行坐標系投影參數設置，第三步搜索該市政道路所在位置或輸入位置坐標，第四步生成三維地形地貌，如圖1所示。

2.2 平面線(xiàn)形設計

平面線(xiàn)形設計是市政道路工程設計的重要內容，根據市政道路交通特點(diǎn)，南北方向道路交通量較大且轉向車(chē)輛較多，東西方向道路交通量相對較少，交通方式簡(jiǎn)單，采用上下分層互通式立交的方式保證交通狀況。南北方向為城市主干道，設置于互通式立交的上層，東西方向道路位于立交下層。根據立交設計特點(diǎn)，在使用BIM技術(shù)進(jìn)行平面線(xiàn)形設計中，可選擇的立交線(xiàn)形有苜蓿葉形、鉆石形、圓形以及直連型，匝道類(lèi)型有定向式與半定向式。確定互通式立交形式后，在設計軟件中輸入各轉向交通量以及立交線(xiàn)形，可以進(jìn)行平面線(xiàn)形設計，設計時(shí)需要考慮匝道的轉彎半徑，使用苜蓿葉線(xiàn)形可以對匝道的轉彎半徑進(jìn)行調整，且該互通式立交轉向交通量較大。根據BIM技術(shù)進(jìn)行平面線(xiàn)形設計，設計結果如圖2所示。確定立交平面線(xiàn)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(xiàn)形為半苜蓿葉形+半定向型后，需要對道路進(jìn)行縱斷面設計。在進(jìn)行縱斷面設計時(shí)，BIM設計軟件根據相關(guān)設計規范可自動(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)設計。該項目位于武漢市，夏季雨水豐富，在進(jìn)行坡度設置時(shí)需要考慮排水需求。使用BIM軟件進(jìn)行縱斷面拉坡，能夠實(shí)現坡度的智能化生成，修改坡度參數時(shí)只需要對構件信息進(jìn)行修改，修改信息不滿(mǎn)足規范設計時(shí)，軟件不能進(jìn)行下一步設計?？v斷面設計完成后，能夠對土方量進(jìn)行計算，導出工程量表。

2.4 道路平面設計

道路平面設計是市政道路工程設計中的重要部分，使用BIM技術(shù)進(jìn)行道路平面設計可以進(jìn)行多樣化的結合設計，將綠化景觀(guān)設計與道路平面進(jìn)行統一設計，生成三維模型。根據工程概況，采用雙向四車(chē)道形式，且設計速度為60 km/h。在平面線(xiàn)形設計與縱斷拉坡設計后，平面設計根據車(chē)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(chē)道、中央分隔帶、人行道等附屬設施，根據設計特點(diǎn)選擇將立交入口處行車(chē)道寬度加寬，在進(jìn)行設計時(shí)，可以隨時(shí)檢查設計的合理性，在二維平面進(jìn)行建模設計，在三維設計中檢查建模參數準確性，BIM模型庫中包含眾多綠化植物模型可以進(jìn)行設計，該設計三維圖如圖3所示。

2.5 橫斷土方計算

BIM技術(shù)與傳統建模軟件的區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)能夠在設計階段對項目的土方工程量進(jìn)行計算，對工程造價(jià)進(jìn)行控制，并且能夠對路面鋪裝材料以及路基進(jìn)行二次設計。實(shí)現模型與道路數據的管理。在道路模型建立后，保證模型的適用性，可以將模型轉化為Revit形式，便于對該道路工程進(jìn)行管理，其設計完成后的三維模型如圖4所示。根據該設計模型實(shí)現了對道路的三維建模，并且在組成模型的每一個(gè)構件中，都存在構件信息與二維碼，可以通過(guò)掃描二維碼信息了解構件情況，實(shí)現設計規劃階段的可視化。該項目使用BIM技術(shù)，在設計階段完成了全過(guò)程設計，節約了設計時(shí)間，降低了設計成本，增加了設計方案的科學(xué)性與設計模型的可視化，能夠達到市政道路工程的設計要求，更直觀(guān)地確定項目設計結果。

3 BIM技術(shù)在市政道路養護過(guò)程中的應用

BIM技術(shù)不僅能夠實(shí)現市政道路設計的可視化，而且能夠完成對整個(gè)市政工程項目全生命周期的管理。在城市路網(wǎng)日益完善的背景下，新建市政道路的項目逐漸減少，養護類(lèi)項目數量增加。采用BIM技術(shù)能夠進(jìn)行從設計階段開(kāi)始至運維階段為止的全生命周期管理。養護過(guò)程中主要體現BIM技術(shù)對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)在路面病害調查以及養護管理方面的應用。

3.1 BIM技術(shù)在市政道路路面病害調查中的應用

BIM技術(shù)應用于路面病害調查時(shí)，需要使用全自動(dòng)檢測車(chē)對路面病害進(jìn)行檢測。自動(dòng)檢測設備具有掃描功能，將路面存在病害進(jìn)行掃描與識別，常見(jiàn)的路面病害如縱向裂縫、網(wǎng)裂、龜裂以及車(chē)轍等。對路面病害進(jìn)行識別后，將掃描結果上傳至檢測云平臺。把該道路土建模型以及管道模型導入BIM5D綜合管理軟件中，根據路面病害掃描結果，在云平臺中建立問(wèn)題檔案，將路面病害與市政道路具體位置進(jìn)行關(guān)聯(lián)，便于工程運維單位進(jìn)行養護方案制定。并且路面病害掃描，可以詳細表述病害的類(lèi)型、面積、等級以及工程量清單。養護單位在制定相關(guān)養護方案時(shí)，可以根據路面病害掃描結果，對路面狀況進(jìn)行自動(dòng)評定，按照道路狀況評定等級，選用相應的養護方案，實(shí)現路面病害調查的簡(jiǎn)便性，提高路面病害檢測的精度。

3.2 BIM技術(shù)在市政道路路面養護管理中的應用

市政道路路面的養護質(zhì)量影響了道路的服務(wù)使用年限，傳統的道路養護采用的是對病害進(jìn)行現場(chǎng)處理的方式，未考慮到對養護工程的統一管理。造成養護工程繁瑣，養護質(zhì)量低且養護造價(jià)高的問(wèn)題。采用BIM技術(shù)對養護工程實(shí)現全方位養護，養護單位制定養護計劃，將制定的計劃與相應的養護項目相關(guān)聯(lián)，把養護計劃與道路養護位置相關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)后可根據方案對養護工程施工進(jìn)行模擬。BIM5D軟件能夠在三維模型的基礎之上實(shí)現養護進(jìn)度與養護造價(jià)的協(xié)同管理。將該道路模型導入相關(guān)BIM軟件中，對養護過(guò)程中，養護的施工進(jìn)度與施工造價(jià)進(jìn)行模擬，能夠在構件管理模塊，選中養護位置查看相應的養護措施，點(diǎn)擊工程量匯總功能，能夠實(shí)現養護工程量的查詢(xún)與匯總，可以單獨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)地控制養護工程進(jìn)度。養護工程完工后，對該市政道路養護部位進(jìn)行二次檢測，檢測結果上傳至云平臺空間，BIM技術(shù)能夠將該養護過(guò)程進(jìn)行存檔，避免紙質(zhì)文件的丟失，形成該道路的養護檔案，實(shí)現養護工程的科學(xué)管理與施工。根據BIM技術(shù)的優(yōu)化性，能夠使用BIM技術(shù)對養護工程的成本、進(jìn)度進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬，并且對不同專(zhuān)業(yè)之間的養護，如土建工程與管道工程之間的養護施工，能進(jìn)行碰撞檢查，避免養護工程的不合理性。

4 結論

綜上所述，BIM技術(shù)能夠應用于市政道路設計與養護的全過(guò)程管理。以武漢市某新建市政道路為建模對象，在設計階段，研究BIM技術(shù)在地形識別、平面線(xiàn)形設計、縱斷面設計以及道路平面設計方面的應用，結果表明采用BIM技術(shù)能夠優(yōu)化市政道路設計，提高設計效率。通過(guò)BIM技術(shù)在市政道路養護過(guò)程中的應用，提高了養護工程的科學(xué)性，降低了養護造價(jià)。