朱 明肖春紅

（1.四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610017）

BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用

朱 明1肖春紅2

（1.四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610017）

隨著近年來我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的逐步推進(jìn)，交通運(yùn)輸行業(yè)面臨越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：項(xiàng)目規(guī)劃的科學(xué)性和合理性要求；降低工程造價(jià)和節(jié)能減排的新要求；項(xiàng)目建設(shè)的難度和復(fù)雜度；運(yùn)營(yíng)維護(hù)的難度和管理的復(fù)雜度。交通運(yùn)輸行業(yè)傳統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和管理模式已經(jīng)無法滿足新形勢(shì)的發(fā)展要求，而計(jì)算機(jī)與信息化技術(shù)近幾年的飛速發(fā)展，為以上行業(yè)的問題和挑戰(zhàn)提供了全新的解決思路，也為智慧交通的發(fā)展帶來了新的契機(jī)。而在眾多信息化技術(shù)解決方案中，建筑信息模型（BIM）是目前行業(yè)最為熱門的討論話題。

Civil3D；Infraworks；路基；橫斷面；縱斷面設(shè)計(jì)；路線

1 前言

建筑信息模型（Building information modeling）簡(jiǎn)稱BIM技術(shù)，是本世紀(jì)初出現(xiàn)的一種全新工程技術(shù)手段，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。以BIM為核心理念的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)和三維協(xié)同理念的出現(xiàn)，給工程建設(shè)行業(yè)，尤其是設(shè)計(jì)企業(yè)的生產(chǎn)率的提升提供了新的驅(qū)動(dòng)力。先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)技術(shù)和集成的全生命周期項(xiàng)目信息，可以幫助企業(yè)更準(zhǔn)確、有效的控制勘測(cè)設(shè)計(jì)過程，進(jìn)而對(duì)工程系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、性能和外觀進(jìn)行全面的可視化仿真與模擬分析，極大優(yōu)化項(xiàng)目質(zhì)量、縮短項(xiàng)目周期和成本，同時(shí)，基于BIM的設(shè)計(jì)流程也為數(shù)字化施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的科學(xué)化管理提供全面而廣泛的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，該技術(shù)在項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段具有廣泛的應(yīng)用空間。

2 BIM技術(shù)公路設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用思路

BIM設(shè)計(jì)相關(guān)平臺(tái)較多，根據(jù)公路設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，本文以Civil3D軟件為BIM軟件平臺(tái)，結(jié)合傳統(tǒng)公路設(shè)計(jì)相關(guān)流程以及BIM設(shè)計(jì)相關(guān)理念，并通過攀枝花西漁路高速公路工程項(xiàng)目實(shí)踐，總結(jié)如下應(yīng)用思路。

圖1 BIM實(shí)踐流程

圖2 實(shí)踐項(xiàng)目

2.1 三維數(shù)字地形模型的建立與分析

三維數(shù)字地形模型是BIM設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，相關(guān)的土木工程BIM模型必須建立在三維數(shù)字地形模型基礎(chǔ)之上。創(chuàng)建三維數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)源包括測(cè)量文本點(diǎn)、三維等高線、DEM文件、tiff文件等高程數(shù)據(jù)。通過三維地形模型的創(chuàng)建可以直觀地反映項(xiàng)目所在位置的地形地貌，同時(shí)，對(duì)于測(cè)量錯(cuò)誤的一些點(diǎn)也可以直觀反映出來。

數(shù)字地形模型建立好以后，可以進(jìn)行相關(guān)的分析，如高程分析、坡度分析、方向分析、匯水流域分析等，分析圖例和高程數(shù)據(jù)參數(shù)存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，可保持實(shí)時(shí)更新。分析模型的建立有助于工程技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)方案擬定。

圖3 高程分析

2.2 路線平面、縱斷面設(shè)計(jì)

在Civil3D軟件中，提供了多種路線創(chuàng)建方式，包括通過已有的CAD對(duì)象創(chuàng)建路線、通過CAD圖元擬合創(chuàng)建路線、通過Civil3D特有的路線布局工具創(chuàng)建路線。本項(xiàng)目使用通過路線布局工具創(chuàng)建路線。通過路線布局工具實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)建公路設(shè)計(jì)常見的特殊形狀路線，如S型曲線、回頭曲線等線型的繪制工作。

在項(xiàng)目實(shí)踐過程中，我們應(yīng)用路線的布局全景視圖對(duì)相關(guān)路線參數(shù)進(jìn)行修改，包括路線相關(guān)圖元類型、圖元起止樁號(hào)、長(zhǎng)度、半徑等參數(shù)。幾何圖形和布局全景視圖修改的數(shù)據(jù)是相互關(guān)聯(lián)，在路線設(shè)計(jì)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)幾何圖形和參數(shù)的動(dòng)態(tài)更新。路線全景視圖的應(yīng)用有助于對(duì)路線參數(shù)進(jìn)行快速修改調(diào)整，提高設(shè)計(jì)效率。

根據(jù)我院設(shè)計(jì)習(xí)慣，在Civil3D軟件模板基礎(chǔ)上對(duì)路線樣式和標(biāo)簽樣式進(jìn)行了自定義，確保平面路線、縱斷面、標(biāo)簽樣式符合二維出圖習(xí)慣。

圖4 路線

路線創(chuàng)建完成后，可以根據(jù)路線自動(dòng)創(chuàng)建包含地面線的縱斷面圖。在縱斷面圖的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建所需的設(shè)計(jì)縱斷面。與路線的調(diào)整方式相同，設(shè)計(jì)縱斷面可以通過幾何圖形和布局全景視圖兩種方式進(jìn)行修改，縱斷面標(biāo)簽的添加和路線標(biāo)簽添加修改方式相同。

圖5 縱斷面設(shè)計(jì)

2.3 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)

路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面在Civil3D中叫做裝配，裝配是由一系列的部件組成，可以將部件理解為帶有參數(shù)和邏輯判斷能力的構(gòu)件，部件是由點(diǎn)、連接、形狀三部分組成，通常組成部件的點(diǎn)、連接可設(shè)置相關(guān)參數(shù)，包括尺寸參數(shù)和邏輯關(guān)系判斷。Civil3D本身自帶的部件不能完全滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)需要，因此，在項(xiàng)目初期，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需要，通過Subassembly Composer自定義了部分部件，由這些部件組合，形成道路路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，也就是Civil3D的裝配。

2.4 道路模型生成

項(xiàng)目路線平面、設(shè)計(jì)縱斷面、標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)完成以后，設(shè)定好相關(guān)的判斷條件，如橋梁斷面、邊坡判斷、加寬等條件以后，我們創(chuàng)建出道路模型。組成部件的點(diǎn)將形成道路模型中的要素線，而部件的連接將生成道路模型橫向連接。對(duì)部件或者道路模型中的點(diǎn)代碼、連接代碼可以設(shè)置材質(zhì)甚至相關(guān)標(biāo)簽。點(diǎn)代碼和連接代碼標(biāo)簽的設(shè)置有助于對(duì)生成的橫斷面圖進(jìn)行快速標(biāo)簽添加。

圖6 Civil3D道路模型

2.5 相關(guān)圖表成果生成

道路模型創(chuàng)建完成后，根據(jù)道路中心線設(shè)置采樣區(qū)間，可以自動(dòng)生成項(xiàng)目所需的橫斷面圖，根據(jù)部件中所設(shè)置的點(diǎn)代碼標(biāo)簽和連接代碼標(biāo)簽，完成標(biāo)注的自動(dòng)生成。

圖7 Civil3D道路模型

與此同時(shí)，根據(jù)道路路線平面、縱斷面、橫斷面，可以自動(dòng)進(jìn)行總體積計(jì)算以及道路相關(guān)部件體積計(jì)算，生成總體積表、立緣石體積表、基層體積表等圖表。

3 結(jié)論

通過攀枝花西漁路高速公路工程BIM實(shí)踐，我們看到，通過BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)路線平面、設(shè)計(jì)縱斷面、設(shè)計(jì)橫斷面、道路模型、橫斷面圖相互關(guān)聯(lián)，這種一處更新，處處更新的構(gòu)架幫助公路設(shè)計(jì)人員快速實(shí)現(xiàn)方案比選和方案調(diào)整。同時(shí)，減少手動(dòng)的修改，有效避免了錯(cuò)改漏改情況的發(fā)生，提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)品質(zhì)。設(shè)計(jì)階段的三維BIM信息模型將設(shè)計(jì)階段的信息延伸至施工甚至運(yùn)維階段，貫穿項(xiàng)目的全生命周期。BIM技術(shù)是交通設(shè)計(jì)行業(yè)與前沿的IT技術(shù)，如移動(dòng)互聯(lián)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)結(jié)合的基礎(chǔ)，BIM技術(shù)的應(yīng)用也必將持續(xù)地引領(lǐng)著工程建設(shè)行業(yè)技術(shù)與流程的變革。

[1]李俊超，李樓. Auto CAD Civil 3D和3dsMaxDesign 在道路建模中的應(yīng)用 [J].測(cè)繪通報(bào). 2013.2(2)：91-94.

[2]許振輝，秦濤，劉士寬，等. 三維道路建模及可視化方法研究 [J]. 公路，2011.3(3): 161-164.

[3]任耀，戴飛靈，黃偉，等. Auto CAD Civil 3D 2013 應(yīng)用寶典 [M]. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社. 2013.5: 136-197, 219-249.

[4]郭洪江. 淺議BIM在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [J]. 黑龍江交通科技. 2011.09(09): 315-315.

[5]江寶剛. 淺談Autodesk Civil 3D軟件在工程中的應(yīng)用 [J]. 山西建筑. 2008.34(16): 364-365.

[6]李樓. Auto CAD Civil 3D 和3ds Max Design 用于道路建模 [DB/OL].

TU7

B

1007-6344（2016）02-0100-02