BIM 技术在市政道路设计中的应用探讨

引言

随着 BIM 技术快速发展，BIM 技术的应用也逐渐从早期的“可视化”效果展示向“全流程赋能”深化。目前 BIM 技术的应用仍面临标准体系不统一、协同机制不健全、本土化适配不足等特殊挑战。同时，针对中小设计院、施工单位 BIM 应用成本高、人才短缺等现实痛点的解决方案仍需完善。

基于此，本文以市政道路设计需求为导向，从传统设计的痛点出发，系统梳理 BIM 技术的核心特征与全生命周期应用场景，并针对当前应用难点提出发展建议，以期为市政道路设计的数字化转型提供理论参考与实践路径。

关键词：BIM 技术；协同设计；全生命周期管理；数字化技术

一、传统市政道路设计的弊端

由于传统市政道路设计的采用二位平面设计，存在信息表达局限，空间冲突频发；专业协同低效，数据孤岛严重；施工图精细化不足，运维信息断层的弊端。

二、BIM 技术概念综述

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是以三维模型为载体，集成了几何、物理、时间、成本等多维信息的数字化技术体系。其核心是通过“信息模型”实现工程全生命周期的数据共享与协同工作，而非仅作为可视化工具。

核心特征是参数化与智能化，通过建立具有几何尺寸、材料属性、施工工艺等参数的模型构件，从而实现修改某一参数可自动联动更新关联构件。

全生命周期覆盖主要体现在从规划设计、施工建造到运维管理，BIM模型始终作为“数字孪生体”存在，支持各阶段信息传递与增值应用，可实现施工阶段的 4D 进度模拟、运维阶段的传感器数据接入等应用。

协同化主要基于 BIM 的协同平台可实现多专业实时共享模型，冲突检测打破信息孤岛。

三、BIM 技术在市政道路设计中的具体应用

3.1 三维地形建模与设计优化

BIM 技术可通过集成 GIS 地形数据，快速构建出带地形、地貌、植被、建筑的三维实景模型，辅助设计人员直观的分析地形对路线、坡度、填挖方量等设计参数的影响，提高设计人员的效率和设计合理性。

3.2 多专业协同设计与碰撞检测

通过 BIM 协同平台进行道路设计，可以实现道路、桥梁、给排水、电力等专业在同一模型中并行设计，模型实时设计参数共享更新。协同平台系统自动检测排水管道与道路基层的标高冲突、电力管沟与燃气管道的交叉否满足要求等空间冲突，并生成冲突报告，以便各专业共同发现问题解决问题。

3.3 动态参数化设计与工程量统计

基于 BIM 模型的参数化特性，设计中实现了“一处修改、全局联动”的效果，构建了“设计-校审-修改”的实时共享环境，实现实时数据更新。

3.4 施工模拟与进度优化

将 BIM 模型与施工进度关系系统进行数据关联，可以实现 BIM 模型与时间维度同步模拟，施工各工序间的空间占用与时间衔接可以直观的展现。通过模拟可发现施工冲突，从而帮助施工单位优化施工组织设计，合理安排材料、机械进场顺序，控制施工进度及控制成本，提高施工安全及效率。

3.5 运维信息集成与智慧管养

工程竣工后项目进入运行和维护阶段，项目的正常运行离不开合理的设计，合格的施工质量和后期的及时管养维护工作。可将 BIM 模型嵌入道路、管线等材质、保修期、巡检记录等关键信息，形成“数字孪生体”。结合物联网传感器，设置路面沉降监测、管网流量监测等检测设备收集运行数据，系统可实时预警设施病害，辅助制定养护计划，延长项目使用寿命。

四、市政道路设计应用 BIM 技术的难点尽管BIM 在市政道路设计中优势显著，但其推广应用仍面临多重挑战。

4.1 标准体系不完善，协同机制待健全

目前，虽然我国已经制定了统一规范标准，直接规范了 BIM 构件及各类信息的分类逻辑、编码规则和标识方法，但仍存在地方标准和行业专项标准在编码扩展规则上存在显著差异。此外，建设方、设计方、施工方的协同流程与责任划分不明确，导致“重模型、轻协同”现象普遍存在。

4.2 初期投入成本高，企业积极性不足

由于 BIM 应用需采购高性三维建模软件、GIS 平台、开展人员培训等投入，初期投入较大。对于中小型设计院或施工单位，成本压力可能导致“不愿用、不敢用”的心态。

4.3 复合型人才短缺，技术应用深度不足

BIM 技术要求从业者既精通工程设计，又掌握 BIM 软件操作与协同管理能力。当前行业内“懂设计不懂 BIM”或“懂 BIM 不懂设计”的单一型人才居多，复合型人才稀缺，制约了 BIM 价值的深度释放和广泛应用。

4.4 软件适配性不足，本土化功能缺失

目前，国内主要应用的国外主流 BIM 软件有 Revit、Civil 3D 等专业软件，虽功能强大，但其底层逻辑与国标编码兼容性不足，对国内规范、地方标准的适配性不足。国产 BIM 软件有广联达、晨曦 BIM 等，虽在本地化方面有所突破，但仍需提升。

4.5“重模型、轻应用”“翻模为主”

当前，仍普遍存在先采用传统二维设计模式完成施工图设计，然后再采用模型软件根据设计图纸重建模型的逆向设计行为，当前这一现象主要是部分业主对 BIM 的认知仍停留在“可视化汇报”层面，更关注模型的“外观效果”而非“数据价值”，导致设计方将精力集中于模型美观度，而非数据功能深度应用，同时，目前国产 BIM 软件在正向设计方面仍有进一步提升的空间。

4.6 业主“不愿买单”的核心矛盾

BIM 的应用是否能够产生合理的经济效益，对 BIM 技术推广有着直接影响。当前“不愿买单”的现象源于以下矛盾：

投入与回报不匹配：BIM 应用需额外投入软件许可费、硬件升级费、人员培训费及协同平台维护费，而其收益多体现在全生命周期后期，建设单位难以在短期内直观量化回报。

市场对 BIM 价值的认知偏差：部分建设单位、设计单位、施工单位将 BIM 等同于“高级效果图”，认为其“锦上添花”而非“刚需”；尤其在中小城市或传统基建项目中，建设单位更关注“工程进度”与“造价控制”，对 BIM 的“精细化设计”“风险预控”等功能缺乏切身体验，不愿意采用 BIM 设计，从而导致设计单位不愿意投入额外的人力物力开展 BIM 应用。

五、结束语

BIM 技术依赖其在三维建模、协同设计、施工模拟、运维集成等方面的应用，在提升设计质量与效率，降低全生命周期成本等方面优势显著。尽管当前面临标准不完善、成本高、人才短缺等挑战，但随着国家政策支持、技术迭代与行业实践深化，这些问题都将逐步得到解决。

通过本文研究，未来，市政道路设计应重点推进五方面工作：

（1）完善标准体系，制定覆盖全生命周期的 BIM 交付标准与协同规

（2）通过“示范项目+校企合作”模式，培养复合型人才，鼓励龙头企业开放 BIM 平台接口，构建“设计-施工-运维”全链条协同生态，推动数据共享与价值共创。

（3）推动技术融合，结合 GIS、物联网、AI 等技术，构建一体化平台。

（4）支持国产 BIM 软件发展，降低国外软件的依赖。

（5）出台激励性扶持政策，对主动应用 BIM 的企业给予税收减免或在评优评先时优先推荐，制定 BIM 设计收费标准等措施,。助力城市基础设施的高质量发展与精细化管理。

如此，BIM 技术才能真正成为市政道路工程的“数字基石”，为新型城镇化建设注入新动能。

参考文献

[1] 袁胜强，刘钊.《第三届全国 BIM 学术会议论文集》2017

[2] 李建成, 王鹏. 基于BIM 的市政道路协同设计关键技术研究[J]. 土木工程学报, 2021, 54(8): 123-132.