BIM技術在市政道路設計中的運用分析摘""要：隨著城市化進程的加速推進，傳統(tǒng)的二維市政道路設計方式及二維圖紙的信息傳遞，這已然無法滿足當前城市發(fā)展的需求。面對這些挑戰(zhàn)，建筑信息模型（Building"Information"Modeling，BIM）技術應運而生，并展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢。BIM技術通過創(chuàng)建一個集成的數(shù)據(jù)模型，將設計、施工和維護管理融于一體，實時更新數(shù)據(jù)，可有效表達市政道路工程的全生命周期信息?；诖耍钊胩接懥薆IM技術在市政道路設計中的應用，詳盡介紹了BIM技術在道路建模、平面設計、縱斷面設計、橫斷面設計等各個環(huán)節(jié)中的使用，并結(jié)合Civil"3D軟件進行實際操作示例。通過BIM技術的應用，市政道路工程設計不僅實現(xiàn)了設計信息的三維可視化管理，同時也為未來市政道路設計提供了更廣闊的應用前景，具有較高的應用價值和深遠的社會影響力。關鍵詞：BIM技術""市政""道路設計""設計優(yōu)化中圖分類號：TU753Analysis"of"the"Application"of"BIM"Technology"in"Municipal"Road"DesignLIU"Yanxiang""SUN"Tong""LIU"Linsong""SONG"YutingCentral"and"Southern"China"Municipal"Engineering"Design"and"Research"Institute"Co.，"Ltd.，"Wuhan，"Hubei"Province，"430010"ChinaAbstract："With"the"acceleration"of"the"urbanization"process，"the"traditional"municipal"road"design"is"mostly"two-dimensional"design，"and"the"information"transmission"is"mostly"two-dimensional"drawings，"which"can"no"longer"meet"the"needs"of"the"current"urban"development."In"the"face"of"these"challenges，"Building"Information"Modeling（BIM）"technology"has"emerged"and"demonstrated"its"unique"advantages."By"creating"an"integrated"data"model，"BIM"technology"integrates"design，"construction"and"maintenance"management，"updates"the"data"in"real"time，"and"can"effectively"express"the"full"life"cycle"information"of"municipal"road"engineering."Based"on"this，"this"paper"deeply"explores"the"application"of"BIM"technology"in"municipal"road"design，"introduces"the"use"of"BIM"technology"in"road"modeling，"graphic"design，"longitudinal"section"design"and"cross"section"design"in"detail，"and"practical"operation"examples"are"also"provided"combining"with"Civil"3D"software."Through"the"application"of"BIM"technology，"the"municipal"road"engineering"design"not"only"realizes"the"three-dimensional"visual"management"of"the"design"information，"but"also"provides"a"broader"application"prospect"for"the"future"municipal"road"design，"which"has"high"application"value"and"far-reaching"social"influence.Key"Words："BIM"technology;"Municipal;"Road"design;"Design"optimization隨著我國對數(shù)字化建設的高度重視，建筑信息模型（Building"Information"Modeling，BIM）技術逐漸被納入國家基礎設施建設的戰(zhàn)略規(guī)劃之中。據(jù)相關研究成果表明，我國研究團隊在BIM技術的應用上取得了顯著的進步，其先進水平與發(fā)達國家相比已經(jīng)非常接近。當前，BIM技術在我國市政道路設計領域的應用正日益深入。其通過集成和處理復雜的設計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了設計信息的三維可視化管理，進一步提高了設計質(zhì)量和建設效率。因此，隨著技術的不斷成熟和應用案例的積累，BIM技術在未來市政道路設計中將展現(xiàn)出更廣泛的應用前景和更深遠的影響力[1]。1""BIM技術在市政道路地形圖處理和建模中的應用1.1""地形圖處理在市政道路設計過程中，地形圖是道路工程的初步測繪成果，然而，由于不同的勘察手段，導致地形圖資料形態(tài)不一，圖層混亂，這給道路設計工作帶來了很大的困難。為此，設計師可運用BIM技術對地形進行預處理，以將各種地形信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為3D地形。例如：可通過"Civil3D中的“地形點賦值”，將各高程點自動錄入其中，然后再通過“轉(zhuǎn)換文本點”將文本點轉(zhuǎn)化為高層次信息，從而實現(xiàn)地形曲面的三維建模。此外，通過對地形曲面的三維建模，去除粗差點，并對高程和集水區(qū)進行分析，可得到精確的高程線。在操作Civil"3D軟件時，選中新創(chuàng)建的曲面模型，然后點擊該模型上的“曲面特性”按鈕?？蓪λx曲面進行高程分析。通過這次分析，可以獲得有關最大高程、最小高程以及二維區(qū)域面積等重要數(shù)據(jù)，這些信息會詳細展示在軟件界面上，確保設計人員能夠清晰了解到每個區(qū)域的高程情況，為后續(xù)設計提供精確的參考依據(jù)。在分析完高程情況后，則要利用Civil"3D內(nèi)置的流域分析功能，將曲面分解成若干個獨立的板塊，并在圖形化的圖標中直觀展示出每個板塊內(nèi)的排水邊界、排入?yún)^(qū)域以及相應的區(qū)域面積。這樣可使得設計人員更容易識別和理解各部分之間的關系，從而進一步優(yōu)化排水設計方案。此外，Civil"3D軟件還有“跌水”命令，使用這一命令，可以監(jiān)測水從匯水區(qū)向下流的具體路徑，設計人員可通過精確計算匯水區(qū)域的最低點，以找到最符合實際需求的集水井位置[2-3]。1.2""道路建模道路建模的過程，實際上是要對道路各重要組成部分進行精細描繪，不僅需要在精確測量的基礎上構(gòu)建清晰的基準線，而且還需要在模型中細致命名每一個路線縱斷面名稱。在構(gòu)建市政道路模型之后，應對市政道路的橫斷面視圖進行仔細的審查。設計師要結(jié)合市政道路的三維模型與過去的地形數(shù)據(jù)，通過橫斷面編輯器來進行詳細檢查。在編輯器中，設計師可以輕松地選擇樁號，或點擊特定的前后樁，以此來確定模型中是否有任何異常情況。隨后，設計師要其將轉(zhuǎn)向平面和縱斷面視圖，允許從單一視口內(nèi)觀察模型，并回歸到正常的坐標模型中去。如果一切正常，設計師就可以繼續(xù)下一個步驟，即存儲模型。一旦發(fā)現(xiàn)任何異常，設計師就必須立即修改那些導致問題的道路要素，然后重新生成模型。在此期間，設計師還要在工具空間的瀏覽界面下更新道路列表的名稱，以反映當前的變更和所做的修正。2""BIM技術在市政道路平面設計中的應用在完成設計規(guī)范的預先定義之后，接下來就可以使用導線法或線元法來設計道路。首先，點擊并選擇“常用”菜單下的“路線”選項，然后再點擊“從對象創(chuàng)建路線”這一命令。在彈出的路線布局參數(shù)對話框中，請仔細選定路線的名稱和圖層設置，以及所需的路線類型。然后，根據(jù)《城市道路路線設計規(guī)范》（CJJ"37—2017）的規(guī)定，考慮到某些設計車速可能需要遵循150"m的最小半徑要求，然后要調(diào)出“路線布局工具條”。在工具條中，找到“切線-切線（帶有曲線）”這一項。根據(jù)系統(tǒng)提示，選擇路線上的頂點，這些點將作為線段的起點。與此同時，還要使用對象捕捉命令，允許捕捉并存儲當前選定的控制點。一旦初步完成了市政道路設計，接下來則要檢查曲線元素值是否符合設計規(guī)范。如果發(fā)現(xiàn)有任何不滿足要求的地方，就要根據(jù)曲線元素值進行適當?shù)男薷?，以確保路線的合理性，同樣，也可以在保留之前規(guī)劃路線的直線基礎上，創(chuàng)建新的設計路線。通過這種方式，就可以隨時檢查設計路線是否符合規(guī)范，并及時修改任何不符合要求的部分[4-5]。3""BIM技術在市政道路縱斷面設計中的應用在Civil"3D軟件操作界面中，設計人員可選擇相應的設計線路，將這些設計路線的數(shù)據(jù)源指定為原地形曲面。這一關鍵步驟對生成市政道路地形曲面縱斷面圖具有重要作用。而當設計人員在Civil"3D中完成了道路中心線的修改之后，該軟件會自動更新地面線數(shù)據(jù)，確保每一項設計變更都能迅速反映到最新的道路模型上。此外，如果在設計過程中遇到某個區(qū)域未被繪制或出現(xiàn)空白情況，縱斷面圖的自動繪制結(jié)果會自動生成并顯示出來，設計人員無須手動干預即可獲得精確的繪制成果。同時，Civil"3D軟件內(nèi)置的“縱斷面布局”工具欄有“創(chuàng)建縱斷面圖”的快捷按鈕。點擊后，設計人員可以立即進入“縱斷面格柵視圖”模式，在這里設計人員可以清晰查看市政道路豎曲線的半徑、變坡點、坡度等關鍵參數(shù)。例如：如果要查看邊坡點在特定樁號K0+000.00m處的坡度變化情況，只需輸入該點的高程和后坡度百分比，便可得到詳細的坡度信息。這種直觀的視圖使得設計人員能夠迅速理解并調(diào)整坡度設置。與此同時，對于那些設計線可能不符合規(guī)范要求的情況，設計人員則可以利用Civil"3D軟件的“全景窗口”或“采樣偏移”功能來迅速調(diào)整設計方案。例如：在采樣偏移項中輸入如“右20，左20”的特定數(shù)值，就可以開始對縱斷面的調(diào)整。此時，單擊“添加常見曲面縱斷面”按鈕，軟件會自動識別出各種常見的曲面縱斷面類型，并支持設計人員通過拖拽的方式精確移動不同坡點的位置。4""BIM技術在市政道路橫斷面設計中的應用在Civil"3D中，橫斷面編輯器允許設計人員詳細編輯各種道路部件，這些組件包括基本過渡車道、基本路肩、邊溝等基礎結(jié)構(gòu)。此外，還可以靈活裝配常用鋪裝層結(jié)構(gòu)，如瀝青混凝土、水泥混凝土等。這種靈活性使得設計人員可以根據(jù)特定需求快速調(diào)整模型，保證模型能夠適應時間的推移和實際條件的變化，大幅度提高工作效率。當設計中的橫斷面被準確定義之后，軟件會通過一系列代碼來捕捉這些點和線，進而構(gòu)建出整個曲面。每一個橫斷面都會被轉(zhuǎn)換為一系列的要素線，這些要素線被連接起來，形成了最終的道路曲面。例如：在路緣外側(cè)的編碼中，“Back"curb”代表了邊緣部分，而“Crown”則用于表示兩行車道之間的路拱點，即完成坡面上的特定位置點。這些編碼幫助可較好地幫助設計人員區(qū)分不同的結(jié)構(gòu)部分。一旦曲面被成功生成，接下來設計人員就要利用數(shù)字高程模型（Digital"Elevation"Model，DEM）來進行土方量的計算。該方法主要是通過生成和分析數(shù)字地形模型（Digital"Terrain"Model，DTM）來評估地形特征，并據(jù)此估計所需的土方工程量。在土方量計算中，設計人員首先要從模型中識別出挖填量的要素，這通常涉及設計的市政道路表面和地形表面。接著，設計人員要將這些不規(guī)則的地形表面通過多個三角網(wǎng)投影到設計的市政道路表面上，以此來計算兩者之間的體積差值。在具體操作時，如果下地形表面的三角形被定位為[x1，"y1，"z1]、[x2，y2，"z2]、[x3，"y3，"z3]，那么這個三角形的重心坐標則為X1=（x1+x2+x3）/3、Y1=（y1+y2+y3）/3、Z3"=（z1+z2+z3）。利用重心坐標來判斷目標重心所在的具體位置這一步驟至關重要，因為它決定了接下來如何定位地面表面上的下一個三角形。如果發(fā)現(xiàn)重心位于市政道路表面的某個特定區(qū)域，那么就可以確定下一個地面表面三角形的精確位置。反之，若重心不在該區(qū)域內(nèi)，設計人員則需要重新審視路面情況并計算出新的三角形投影點坐標以及對應的面積和重心坐標[6]。綜上所述，BIM技術在市政道路設計中的應用表現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢，不僅提高了設計精度和效率，同時還優(yōu)化了施工管理流程并降低了建設成本。通過地形圖處理、道路建模、平面設計、縱斷面設計和橫斷面設計等環(huán)節(jié)的詳細分析，可以看到BIM技術帶來的是全方位、高效率的設計體驗。特別是在三維可視化管理、信息集成共享及模型精確度方面，BIM技術大大超越了傳統(tǒng)設計方法，這對于滿足復雜市政道路工程需求具有重要意義。因此，相關從業(yè)者應當不斷提高BIM技術應用能力，掌握其操作技巧，并將其更廣泛地應用于市政道路設計領域，以促進我國城市基礎設施事業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。[1]陳錦平.基于BI