李昆岡，程生平，李 瑛

（中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，城市內(nèi)外部交通量的急劇增加，現(xiàn)有道路基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)能力已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的交通需求。新增道路基礎(chǔ)設(shè)施和提升現(xiàn)有道路基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)能力，是緩解交通問(wèn)題的有效途徑。

傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)圖紙表述相對(duì)抽象和模糊，對(duì)于道路橋梁構(gòu)筑物與周圍地形地物的關(guān)系難以完整展示；設(shè)計(jì)中單一專業(yè)的修改導(dǎo)致多個(gè)關(guān)聯(lián)專業(yè)重復(fù)修改。BIM以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立建筑模型，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，基于BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)，有效改善了這一問(wèn)題，并通過(guò)模型信息的及時(shí)共享和無(wú)損傳遞，各專業(yè)同步參與。

本文結(jié)合BIM協(xié)同設(shè)計(jì)在某道路提升改造中的應(yīng)用，對(duì)BIM實(shí)施全過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)論述，并針對(duì)提升改造工程自身的特點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步研究。

1 BIM設(shè)計(jì)概述

本次設(shè)計(jì)G310天水段全長(zhǎng)約13.80 km?，F(xiàn)狀為高速公路，設(shè)計(jì)車速80km/h，路基寬24.5m，雙向4車道，始建于1994年7月，是G310的主要路段。

1.1 工程概況

（1）建設(shè)規(guī)模

結(jié)合現(xiàn)狀道路的特點(diǎn)及提升改造的目標(biāo)，確定建設(shè)規(guī)模（見表1）。

表1 建設(shè)規(guī)模

其中：K6+320～K7+580段由地下道路及地面輔道構(gòu)成;地下道路紅線寬度28 m，長(zhǎng)1.60 km。

（2）邊界條件

G310天水段現(xiàn)狀為高速公路，整體位于藉河南岸。本次提升改造設(shè)計(jì)現(xiàn)狀制約因素多，主要有道路、橋梁、上跨下穿構(gòu)造物、藉河河堤及道路沿線建筑物等。

1.2 BIM設(shè)計(jì)內(nèi)容及應(yīng)用點(diǎn)

（1）BIM設(shè)計(jì)內(nèi)容

該項(xiàng)目BIM主要內(nèi)容包括道路工程、交通工程、橋涵工程及照明工程。

（2）BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)

結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，最大發(fā)揮BIM技術(shù)在方案設(shè)計(jì)中的作用，明確以下重點(diǎn)應(yīng)用點(diǎn)：

a.方案設(shè)計(jì)三維模型建立；

b.完成現(xiàn)狀限制因素校驗(yàn)；

c.實(shí)現(xiàn)多種BIM軟件的融合應(yīng)用；

d.通過(guò)BIM模型完成運(yùn)行速度檢測(cè)、視距檢驗(yàn)等安全性評(píng)價(jià)。

1.3 BIM應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

BIM應(yīng)用階段：方案設(shè)計(jì)。

模型單元技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：模型精細(xì)度LOD2.0；幾何表達(dá)精度G2、G3。

通過(guò)BIM軟件實(shí)現(xiàn)方案的正向設(shè)計(jì)，建立現(xiàn)狀地形模型，在此地形模型基礎(chǔ)上完成各專業(yè)主體模型，以設(shè)計(jì)方案與現(xiàn)狀、建設(shè)目標(biāo)的匹配度為依據(jù)調(diào)整優(yōu)化專業(yè)三維模型，進(jìn)而得到最終方案設(shè)計(jì)模型。

1.4 BIM軟件平臺(tái)

本次BIM設(shè)計(jì)主要采用Bentley及緯地系列軟件，實(shí)現(xiàn)了不同BIM平臺(tái)軟件的融合使用。BIM設(shè)計(jì)軟件見表2。

表2 BIM設(shè)計(jì)軟件

2 BIM實(shí)施過(guò)程

2.1 BIM設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及指南完成《BIM設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》（項(xiàng)目級(jí)），結(jié)合應(yīng)用需求及建設(shè)規(guī)模明確BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用點(diǎn)、思路目標(biāo)、工作流程、模型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。

2.2 BIM設(shè)計(jì)流程

以《BIM設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》為原則，確定整體建模流程，明確采用基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的文件協(xié)同管理模式，指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員建模及協(xié)同操作。BIM設(shè)計(jì)流程見圖1。

圖1 BIM設(shè)計(jì)流程

2.3 三維模型組織管理

從便于BIM模型建立及組織管理、有效實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)可視化、數(shù)據(jù)互用性、提高工程量計(jì)算的準(zhǔn)確性以及方便實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域協(xié)作的角度出發(fā)，結(jié)合該項(xiàng)目提升改造方案設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃及路段的特點(diǎn)，對(duì)三維模型進(jìn)行分專業(yè)、分標(biāo)段管理。模型標(biāo)段劃分見表3。

為便于管理，對(duì)三維模型、模板庫(kù)及構(gòu)件庫(kù)的命名規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定。命名規(guī)則見表4。

3 BIM設(shè)計(jì)

3.1 現(xiàn)狀模型建立

以現(xiàn)狀地形、建（構(gòu)）筑物等基礎(chǔ)資料為依據(jù)，按照信息深度等級(jí)N2、幾何表達(dá)精度G2的標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建可視化的現(xiàn)狀三維模型，準(zhǔn)確表達(dá)場(chǎng)地的地形、勘察及場(chǎng)地特征等信息，為設(shè)計(jì)模型建立提供基礎(chǔ)。

表3 模型標(biāo)段劃分

表4 命名規(guī)則

3.2 模板、構(gòu)件庫(kù)建立

項(xiàng)目模板、構(gòu)件庫(kù)的建立是三維模型創(chuàng)建的基礎(chǔ)，也是核心工作。模板信息的完整程度直接決定三維模型的信息深度；模板之間及模板組件之間的約束關(guān)系優(yōu)劣，直接決定建模的工作效率及模型信息能否高效傳遞；參數(shù)化程度的高低決定了模板移植復(fù)用性的便利程度。

（1）模板庫(kù)

該項(xiàng)目現(xiàn)狀為公路，北側(cè)瀕臨河道，南側(cè)為待開發(fā)利用土地。其市政化改造過(guò)程中，必須考慮河堤、道路、場(chǎng)地、景觀、交通功能等因素，因此在道路橫斷面模板創(chuàng)建過(guò)程中，綜合考慮制約因素及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，依此創(chuàng)建的模板中的路面結(jié)構(gòu)等信息可直接被提取完成最終的工程量統(tǒng)計(jì)。道路標(biāo)準(zhǔn)段橫斷面模板見圖2。

圖2 道路標(biāo)準(zhǔn)段橫斷面模板

（2）參數(shù)化構(gòu)（組）件庫(kù)

橋涵、照明、交通專業(yè)中的橋墩、橋臺(tái)、承臺(tái)、樁基、路燈、交通標(biāo)志等諸多構(gòu)件有幾何信息不同、非幾何信息相同的特點(diǎn)，依此特點(diǎn)分類創(chuàng)建參數(shù)化的構(gòu)件庫(kù)。各類只需創(chuàng)建一個(gè)構(gòu)件，其余不同尺寸的構(gòu)件只需修改幾何參數(shù)即可得到。參數(shù)化為構(gòu)件的復(fù)用性和可移植性提供了保障。

3.3 設(shè)計(jì)模型建立

本次設(shè)計(jì)模型建立主要采用Bentley系列軟件，各專業(yè)模型精細(xì)度為L(zhǎng)OD2.0。

以現(xiàn)狀模型和方案基本資料為基礎(chǔ)，根據(jù)前期劃分的模型標(biāo)段，在協(xié)同環(huán)境下，首先路線專業(yè)分標(biāo)段建立路線設(shè)計(jì)模型，將路線初步設(shè)計(jì)模型與現(xiàn)狀、規(guī)劃等模型集成，對(duì)路線走向、空間占位、路線平縱面進(jìn)行可視化分析，進(jìn)行道路選線的合理性評(píng)價(jià)，經(jīng)模型優(yōu)化完成最終路線模型。橋涵、照明等專業(yè)以現(xiàn)狀模型、路線模型、參數(shù)化的模板、構(gòu)件庫(kù)為條件，快速完成各專業(yè)模型，通過(guò)模型協(xié)調(diào)整合完成總裝模型（見圖3）。

圖3 總裝模型

3.4 建筑限界校驗(yàn)

通過(guò)對(duì)總裝模型的立交段、地下道路段等控制節(jié)點(diǎn)的碰撞檢查，對(duì)建筑限界不滿足規(guī)范要求的模型段落進(jìn)行修改，使得控制節(jié)點(diǎn)的建筑限界滿足規(guī)范要求。建筑限界校驗(yàn)見圖4。

圖4 建筑限界校驗(yàn)

3.5 安全性評(píng)價(jià)

由于該項(xiàng)目為公路市政化改造項(xiàng)目，現(xiàn)狀公路設(shè)計(jì)修建時(shí)間早，技術(shù)指標(biāo)偏低，加之市政化改造過(guò)程中受場(chǎng)地等因素的制約，需要對(duì)運(yùn)行速度及視距進(jìn)行檢驗(yàn)。

將Bentley軟件創(chuàng)建的三維模型導(dǎo)入緯地交通與安全工程BIM設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，完成運(yùn)行速度驗(yàn)證及視距檢驗(yàn)，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)效果不佳路段的三維模型進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。運(yùn)行速度及視距驗(yàn)算模型見圖5。

圖5 運(yùn)行速度及視距驗(yàn)算模型

4 結(jié) 語(yǔ)

BIM作為一個(gè)全新的理念，涉及一個(gè)工程項(xiàng)目全壽命周期，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、理論、管理到施工維護(hù)技術(shù)一系列的創(chuàng)新，BIM的應(yīng)用帶來(lái)了工程行業(yè)的第二次革命。本次通過(guò)G310天水段提升改造工程BIM方案設(shè)計(jì)，對(duì)BIM正向設(shè)計(jì)內(nèi)流程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，道路設(shè)計(jì)可視化，多領(lǐng)域協(xié)作，多平臺(tái)軟件融合應(yīng)用，現(xiàn)狀限制因素驗(yàn)證（建筑限界碰撞檢查），參數(shù)化模板（構(gòu)件）庫(kù)創(chuàng)建，出圖、工程量計(jì)算等進(jìn)行了系統(tǒng)研究，建立設(shè)計(jì)方案三維模型，通過(guò)三維模型進(jìn)行方案的技術(shù)合理性及運(yùn)行安全性的論證，完成最終設(shè)計(jì)方案，可供類似工程參考借鑒。