近年來，BIM技術(shù)已在建筑工程領(lǐng)域取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，而Bentley平臺(tái)軟件相較其他平臺(tái)在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域BIM設(shè)計(jì)中有著獨(dú)特的優(yōu)勢。對(duì)Bentley平臺(tái)在道路設(shè)計(jì)中的BIM建模流程、模型校對(duì)修改以及BIM模型成果與管理技術(shù)相結(jié)合的多層次施工管理和可視化模擬進(jìn)行了分析和闡述，并提出一些問題，希望BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中有更長遠(yuǎn)的發(fā)展。

建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，通過三維建筑模型，實(shí)現(xiàn)工程監(jiān)理、物業(yè)管理、設(shè)備管理、數(shù)字化加工、工程化管理等功能。BIM在建筑對(duì)象全生命周期內(nèi)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性以及可出圖形五個(gè)特征。BIM在設(shè)計(jì)階段主要包括施工模擬、設(shè)計(jì)分析與協(xié)同設(shè)計(jì)、可視化交流、碰撞檢查及設(shè)計(jì)階段的造價(jià)控制等。施工階段BIM技術(shù)主要應(yīng)用包括虛擬施工及施工進(jìn)度控制、施工過程中的成本控制、三維模型校驗(yàn)及預(yù)制構(gòu)件施工等方面。

Bentley公司開發(fā)的Microstation平臺(tái)于1986年發(fā)布，該平臺(tái)具有完善的數(shù)據(jù)交互能力與協(xié)同功能，并在BIM設(shè)計(jì)中引入了參考的方式進(jìn)行模型組裝以減少電腦硬件需求。其各專業(yè)軟件都基于Microstation平臺(tái)進(jìn)行操作，可實(shí)現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)以提高建模效率。市政道路交通專業(yè)BIM建模主要涉及道路專業(yè)Powercivil軟件、橋梁結(jié)構(gòu)專業(yè)Prostructure和CivilStation Designer軟件、管線專業(yè)Powercivil的SUE插件、項(xiàng)目管理軟件ProjectWise以及后期渲染軟件LumenRT。

Bently平臺(tái)道路建模流程

建模前準(zhǔn)備階段

進(jìn)行建模工作前，首先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的建立。市政道路BIM設(shè)計(jì)中龐大的模型系統(tǒng)需要不同專業(yè)人員進(jìn)行分工協(xié)同設(shè)計(jì)。BIM設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可實(shí)現(xiàn)模型系統(tǒng)的多專業(yè)協(xié)作和模型實(shí)時(shí)同步更新。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器管理人員依據(jù)建模分工對(duì)項(xiàng)目組成員設(shè)置相應(yīng)權(quán)限以保證協(xié)同工作成果的有效性。

規(guī)劃階段

項(xiàng)目各設(shè)計(jì)階段對(duì)BIM模型精度要求各不相同，從勘察／概念化設(shè)計(jì)的LOD100到項(xiàng)目竣工／運(yùn)維的LOD500，模型精度要求不斷提高。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)設(shè)計(jì)階段和業(yè)主要求決定交付模型的精度。規(guī)劃階段模型精度要求較低，設(shè)計(jì)人員可利用大比例尺地形圖等基礎(chǔ)測量數(shù)據(jù)制作道路模型。相較二維規(guī)劃選線，BIM模型可利用可視化設(shè)計(jì)和協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，對(duì)道路的各選線方案進(jìn)行模擬分析，分析規(guī)劃道路與現(xiàn)狀建筑結(jié)構(gòu)物、管線、設(shè)備之間的碰撞問題，減少拆遷，尋找最佳方案。以道路模型的形式向業(yè)主展示方案，可有效提高業(yè)主的決策效率。

勘察測量階段

作為BIM建模工作的基礎(chǔ)，地形地質(zhì)模型的質(zhì)量直接決定其他各專業(yè)建模成果及提取工程量的準(zhǔn)確性。Bentley平臺(tái)通過Powercivil軟件進(jìn)行地質(zhì)地形模型的建立。對(duì)于地形模型，主要利用勘察測量單位提供的道路橫縱斷面高程數(shù)據(jù)、小比例尺地形圖或航拍照片進(jìn)行三角構(gòu)網(wǎng)而生成曲面。生成后的地摸可利用GIS地形影像進(jìn)行表面紋理疊加，從而將區(qū)域內(nèi)的地形地貌信息（如山川、河流、植被、人工構(gòu)造物）生動(dòng)地表現(xiàn)出來。

對(duì)于地質(zhì)模型，主要采用二維鉆孔資料，通過拉伸生成三維地質(zhì)模型，設(shè)計(jì)人員根據(jù)三維地質(zhì)模型分析掌握區(qū)域內(nèi)地質(zhì)情況從而在選線時(shí)避開不良地質(zhì)或?qū)Σ涣嫉刭|(zhì)進(jìn)行處理。

設(shè)計(jì)階段

地形地質(zhì)模型建立后，各專業(yè)需共同完成服務(wù)器材質(zhì)庫的建立，確定材質(zhì)庫中如混凝土、瀝青、鋼筋、植被、土壤等所喲元素的三維模型表達(dá)形式（如顏色、紋理等視覺效果）。各專業(yè)在進(jìn)行建模前需將各自建模軟件與服務(wù)器材質(zhì)庫進(jìn)行連接以保證建模結(jié)果的一致性。

道路專業(yè)建模涉及路線工程、路基路面及附屬工程、交通工程、立交設(shè)計(jì)、高邊坡設(shè)計(jì)、被交路及老路改移等工作。

道路專業(yè)通過Powercivil軟件參考制作完成的地形模型進(jìn)行道路中心的繪制。道路平面選線及縱斷面的設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)行二位軟件設(shè)計(jì)方法（如交點(diǎn)法）相同。道路中線設(shè)計(jì)完成后，道路專業(yè)向橋涵專業(yè)提供三維道路中線，橋涵專業(yè)可與道路專業(yè)平行設(shè)計(jì)。由于該階段未開始橫斷面布設(shè)，所以管線、照明和交通專業(yè)可先進(jìn)行專業(yè)構(gòu)件庫的建立，如檢查井、路燈燈型、交通標(biāo)志牌等，待道路橋涵專業(yè)提交加載橫斷面和橋梁成狗后可進(jìn)行構(gòu)件的放置。

Bentley平臺(tái)的Powercivil軟件在進(jìn)行道路橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)引入廊道的概念。在該階段道路專業(yè)需要大量時(shí)間進(jìn)行道路模板庫的建立。模板庫中包括路面結(jié)構(gòu)層、擋土墻、路緣石、邊溝、排水溝擋塊等構(gòu)件。設(shè)計(jì)人員首先根據(jù)道路橫斷面寬度、路面結(jié)構(gòu)、邊坡坡度、防護(hù)形式等不同條件在模板庫中選擇相關(guān)構(gòu)建元素進(jìn)行橫斷面模板的設(shè)計(jì)，而后沿道路中線進(jìn)行橫斷面廊道的添加，軟件會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)邊坡坡度與地形模型相交進(jìn)行自動(dòng)放坡。

該步驟完成后，道路專業(yè)向照明、管線和交通專業(yè)提供添加橫斷面廊道后的路線文件，各專業(yè)可分別進(jìn)行路燈、管線及標(biāo)線標(biāo)志牌的放置。添加橫斷面廊道后，道路專業(yè)主要進(jìn)行相交道路和立交節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。對(duì)于道路交叉口和立交匝道，Bentley平臺(tái)軟件有“土木單元”組件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)并進(jìn)行保存，在遇到相同交叉口或匝道形式時(shí)可進(jìn)行直接使用和修改，減少工作量。

Bentley平臺(tái)通過Powercivil軟件進(jìn)行橋梁和涵洞結(jié)構(gòu)建模及配筋工作，橋涵專業(yè)首先對(duì)橋涵不見進(jìn)行拆分，以保證每種尺寸結(jié)構(gòu)建模僅進(jìn)行一次。進(jìn)行橋梁拼裝時(shí)，相同尺寸橋梁結(jié)構(gòu)僅進(jìn)行參考，而不重新建模，以此減少建模人員工作量。橋涵專業(yè)根據(jù)道路專業(yè)提供中線進(jìn)行橋涵總裝。

在道路專業(yè)向照明、管線和交通專業(yè)提供添加橫斷面廊道路線文件前，照明專業(yè)可使用Mieroslation軟件進(jìn)行燈、基礎(chǔ)、箱變的建模；交通專業(yè)使用Mieroslation軟件進(jìn)行標(biāo)志牌版面、基礎(chǔ)、信號(hào)燈的建模，使用Mieroslation軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。在道路專業(yè)提供加橫斷面廊道后的線路文件后，兩專業(yè)通過CivilStation Designer軟件進(jìn)行路燈、標(biāo)志牌、交通信號(hào)燈的放置。管線專業(yè)可直接通過Powercivil軟件中的SUE插件進(jìn)行管線、檢查井的布設(shè)。

模型校對(duì)與交付

完成建模工作后，各專業(yè)將建模最終承購上傳至共享服務(wù)器中，可由道路專業(yè)人員進(jìn)行模型的最后參考總裝。校核、審核人員可通過Bentley平臺(tái)的ProjectWise軟件或Navigator軟件進(jìn)行模型校審。市政道路模型可檢查以下問題：

• 擬建道路與以建路網(wǎng)水平和垂直集合體系銜接；道路與橋梁銜接；標(biāo)高檢查。
• 涵洞標(biāo)高、涵長檢查，涵洞洞口與邊坡銜接。
• 橋梁和立交驚恐檢查；復(fù)雜立交及其周邊環(huán)境融合，檢查立交設(shè)計(jì)并進(jìn)行優(yōu)化。
• 給排水、照明管線之間的碰撞；管線與結(jié)構(gòu)物之間的碰撞；檢查井布設(shè)位置。
• 路燈、標(biāo)志牌、交通信號(hào)燈布設(shè)位置檢查。

各專業(yè)根據(jù)校審人員提出意見進(jìn)行模型修改，將修改后的文件重新參考生成總裝文件?？梢源藶樽罱K結(jié)構(gòu)進(jìn)行工程量的提取。根據(jù)業(yè)主要求，建模人員可對(duì)三維模型進(jìn)行切圖生成二維圖紙或?qū)⒛Ｐ徒桓逗笃谀Ｐ推脚_(tái)管理人員進(jìn)行模型管理。

模型渲染

設(shè)計(jì)人員可將總裝模型導(dǎo)入Bentley平臺(tái)的LumenRT中進(jìn)行模型渲染，進(jìn)行道路景觀設(shè)計(jì)。LumenRT可輸出高質(zhì)量效果圖或以車輛行駛為視角的動(dòng)態(tài)三維漫游視頻以用于項(xiàng)目匯報(bào)或投標(biāo)。LumenRT也可以輸出VR渲染文件以支持VR-3D沉浸式體驗(yàn)。

模型與施工協(xié)同管理平臺(tái)的結(jié)合

BIM技術(shù)是利用數(shù)字模型進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理的過程，BIM模型的建立僅是其中一個(gè)步驟。BIM模型作為儲(chǔ)存信息的載體，項(xiàng)目管理和模型運(yùn)維人員需要將施工運(yùn)維中需要的信息從模型中提取出來，去除冗余信息的同時(shí)添加模型中缺少的但在項(xiàng)目管理中必要的信息。選擇或打造BIM協(xié)同管理平臺(tái)可解決從項(xiàng)目立項(xiàng)到竣工全過程項(xiàng)目管理，將各參建部門（業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、設(shè)備供應(yīng)商）的工作通過BIM協(xié)同平臺(tái)連接起來。各方在該平臺(tái)上進(jìn)行合同、進(jìn)度、質(zhì)量的管理，并實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度模擬和成本分析。

后期平臺(tái)管理人員需將建模人員完成的模型導(dǎo)入平臺(tái)中，對(duì)模型中信息進(jìn)行過濾精簡，保證施工管理必要信息的完整性，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）中的信息數(shù)據(jù)修正建模道路附近地形地貌信息。完成信息過濾后的模型可開始用與施工管理。模型后期運(yùn)維作為BIM技術(shù)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，需要平臺(tái)管理人員主要完成以下工作：

• 設(shè)置各參建方登錄平臺(tái)的管理權(quán)限并負(fù)責(zé)與各參建方BIM設(shè)計(jì)人員的信息交流。
• 及時(shí)整理各參建方錄入的施工過程中與進(jìn)度、安全、質(zhì)量相關(guān)的信息、表格，并與模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)以保證各參建方得到準(zhǔn)確信息。
• 與建模人員及時(shí)溝通，將變更信息通知建模人員，建模人員修改模型后即使在平臺(tái)進(jìn)行更新。
• 幫助施工單位進(jìn)行工地運(yùn)用規(guī)劃和施工系統(tǒng)模擬，運(yùn)用4D模型（加上時(shí)間維度的3D模型）有效的規(guī)劃施工階段（亦可指營運(yùn)期的修建、改建等）各分段工項(xiàng)進(jìn)場施作的先后順序作業(yè)。
• 進(jìn)行電子圖紙、文檔管理；通過施工方上傳進(jìn)度資料進(jìn)行計(jì)劃任務(wù)和實(shí)際進(jìn)度對(duì)比管理。根據(jù)總包單位提供的工程劃分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行單位工程、分部工程、分項(xiàng)工程以及檢驗(yàn)批建立，并及時(shí)上傳相關(guān)質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)。管理項(xiàng)目近場人員、進(jìn)場機(jī)械和施工現(xiàn)場監(jiān)控等安全信息；及時(shí)向各參建方通報(bào)施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全方面發(fā)現(xiàn)的問題。

面臨的問題

基于Bentley平臺(tái)的BIM技術(shù)已在市政道路設(shè)計(jì)行業(yè)中有了廣泛的應(yīng)用，但還面臨著很多問題有待解決，其中有些問題是整個(gè)BIM行業(yè)面臨的困難，而不僅針對(duì)Bentley平臺(tái)。

• 基于Bentley平臺(tái)的二次開發(fā)較少，缺少適應(yīng)國內(nèi)道路設(shè)計(jì)習(xí)慣的相關(guān)插件，影響著建模效率。
• 多數(shù)設(shè)計(jì)單位僅停留在依照二維施工圖應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行翻模設(shè)計(jì)，而進(jìn)行正向設(shè)計(jì)的較少。翻模設(shè)計(jì)導(dǎo)致了BIM技術(shù)與工程設(shè)計(jì)無法統(tǒng)一，工程變更是需要先修改二維設(shè)計(jì)，在進(jìn)行模型修改，這將導(dǎo)致BIM技術(shù)的應(yīng)用效率大大降低。橋梁、涵洞等結(jié)構(gòu)物正向設(shè)計(jì)與出圖趨于成熟，道路、管線專業(yè)出圖方式需要繼續(xù)研究。
• 缺少道路橋梁行業(yè)BIM建模及應(yīng)用規(guī)范，現(xiàn)行建模單位主要使用各自企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，模型提交成果無規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)一。
• 如何保證建模結(jié)果通過施工圖審查面臨一定困難，施工圖審查單位需要對(duì)三維模型的工程量和切割模型輸出二維圖紙進(jìn)行審查，與傳統(tǒng)施工圖審查有較大區(qū)別。

結(jié)語

本文簡述了基于Bentley平臺(tái)的BIM技術(shù)在城市道路設(shè)計(jì)中的建模流程以及如何將模型與協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行結(jié)合用以解決從項(xiàng)目立項(xiàng)到竣工的全過程項(xiàng)目管理。BIM技術(shù)理念為市政道路行業(yè)帶來巨大變革的同時(shí)，也促使各參建方的行事理念由二維時(shí)代向三維時(shí)代跨越，并要克服變革中遇到的困難，最終促使BIM技術(shù)在市政道路行業(yè)高速發(fā)展。