（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢 430061）

一、概述

公路工程信息模型，是利用數(shù)字技術(shù)存儲(chǔ)和傳遞工程結(jié)構(gòu)及構(gòu)造特征，以3D模式直觀表述的工程數(shù)字化產(chǎn)品，并以此為載體，在公路工程規(guī)劃、勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維乃至改造與拆除等全生命期內(nèi)協(xié)同工作的過(guò)程和結(jié)果?；诖耍P者依托實(shí)際工程，探討設(shè)計(jì)階段BIM模型的應(yīng)用，為公路工程BIM技術(shù)的應(yīng)用提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)與思路。

二、公路模型體系建立

公路工程項(xiàng)目模型由模型單元組成。模型單元由構(gòu)造物、主體結(jié)構(gòu)、附屬系統(tǒng)和構(gòu)件四大類(lèi)組成。其中，構(gòu)造物是項(xiàng)目模型的組成部分，由主體結(jié)構(gòu)、附屬系統(tǒng)和構(gòu)件組成；主體結(jié)構(gòu)是構(gòu)造物的主體組成部分，由子結(jié)構(gòu)或構(gòu)件組成；附屬系統(tǒng)是構(gòu)造物的附屬組成部分，由子系統(tǒng)或構(gòu)件組成；構(gòu)件是構(gòu)造物、空間結(jié)構(gòu)、功能系統(tǒng)的組成部分，亦可由子構(gòu)件組成。

三、BIM模型在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

筆者以江西上饒至福建浦城高速公路BIM應(yīng)用為例，介紹BIM技術(shù)解決高速公路應(yīng)用中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，為BIM技術(shù)在高速公路中的具體應(yīng)用提供相關(guān)參考。

（一）工程概況

G3W山東德州至上饒國(guó)家高速公路延伸線(xiàn)上饒至浦城高速公路起點(diǎn)與德上高速公路相接，并與G60滬昆高速公路互通相連，終點(diǎn)與G3京臺(tái)高速公路相接。該項(xiàng)目主線(xiàn)采用雙向四車(chē)道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為100km/h，路基寬度為26m。

（二）道路場(chǎng)區(qū)匯水分析

上饒至浦城高速公路位于內(nèi)陸亞熱帶濕潤(rùn)氣候，所經(jīng)區(qū)域?qū)傩沤担肪€(xiàn)由南向北，經(jīng)過(guò)贛東丘陵崗地地形，以信江的二三級(jí)支流為主，路線(xiàn)帶內(nèi)山間溪流發(fā)育，區(qū)內(nèi)主要的河流有信江河、棠嶺港、十五都港、珠溪河等，以及紅星水庫(kù)、嶺底水庫(kù)、孫塢水庫(kù)等中型水庫(kù)。鑒于該高速公路區(qū)域在雨季河流暴漲暴落，排水壓力大，對(duì)路基穩(wěn)定性、行車(chē)安全性影響較大，該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)首先分析了該區(qū)域的匯水，三維場(chǎng)地包含完整的GIS信息，在三維場(chǎng)地上任意點(diǎn)選可以模擬該點(diǎn)的水流方向，分析整體場(chǎng)地匯水，能直觀的看到地表徑流的匯水方向。

通過(guò)對(duì)場(chǎng)區(qū)匯水情況的分析，可以清楚地了解場(chǎng)地水流的走向，在渠道改移設(shè)計(jì)中，為渠道的選線(xiàn)及縱坡的確定提供幫助。場(chǎng)區(qū)匯水分析如圖1所示。

（三）路線(xiàn)方案比選

在路線(xiàn)多方案比選中采用BIM技術(shù)，同時(shí)三維展示推薦線(xiàn)位和比較線(xiàn)位，對(duì)比效果一目了然。在多方案比選過(guò)程中，通過(guò)全方位反映橋隧構(gòu)造物、填挖方規(guī)模、高填深挖工點(diǎn)、土石方工程量、征地拆遷等方面的情況，全方位評(píng)估選擇的路線(xiàn)方案，快速選出路線(xiàn)里程短、造價(jià)低的方案，既縮短了隧道長(zhǎng)度，減

圖2 路線(xiàn)方案比選

圖1場(chǎng)匯水分析少了巖溶地段的不良地質(zhì)影響，又減少了基本農(nóng)田的侵占，獲得了質(zhì)量、造價(jià)的雙優(yōu)化。路線(xiàn)方案比選如圖2所示。

（四）橋下凈空檢查

基于三維實(shí)景環(huán)境，全面核查上饒東樞紐等立交橋下凈空。立交樞紐設(shè)計(jì)由于其線(xiàn)形較為復(fù)雜，空間相互交錯(cuò)。傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)在立交縱斷面拉坡過(guò)程中，控制點(diǎn)選取較為保守，橋下凈空會(huì)留有大量空間，增加項(xiàng)目工程量。通過(guò)采用BIM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，可以?xún)?yōu)化線(xiàn)形，減少因保守帶來(lái)的工程量浪費(fèi)，并通過(guò)三維可視性檢查調(diào)整后的凈空高度是否滿(mǎn)足規(guī)范要求。橋下凈空檢查如圖3所示。

圖3 橋下凈空檢查

（五）公路BIM模型校審

團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一套供設(shè)計(jì)人員和各級(jí)管理人員使用的BIM協(xié)同設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)計(jì)人員完成設(shè)計(jì)階段BIM工作后，可利用平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)成果的審核工作，通過(guò)對(duì)Autodesk設(shè)計(jì)工具進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，平臺(tái)接到審核申請(qǐng)后，將按項(xiàng)目-專(zhuān)業(yè)新建審核流程，并自動(dòng)將設(shè)計(jì)人員完成的BIM模型、圖紙、相關(guān)表格等設(shè)計(jì)成果，自動(dòng)轉(zhuǎn)換成便于BIM設(shè)計(jì)審核的Autodesk Navisworks或Autodesk Revit格式文件鏈接在審核流程上。

設(shè)計(jì)成果經(jīng)過(guò)審核后，進(jìn)入BIM模型交付展示平臺(tái)，業(yè)主和各級(jí)管理人員經(jīng)認(rèn)證身份后可以通過(guò)多種終端登陸該系統(tǒng)查看成果展示。BIM模型三維校審如圖4所示。

圖4 黃塘豐溪河特大橋BIM模型三維校審

（六）可視化交底

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)交底主要采用“圖紙+文字”的形式，施工人員或者其他第三方人員難以快速準(zhǔn)確地領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，交底效果較差。如今，人們已不再滿(mǎn)足于平面和靜態(tài)的數(shù)據(jù)可視化視覺(jué)體驗(yàn)，而是想要更深入地理解一份數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)可視化圖表已不再是唯一的表現(xiàn)形式，現(xiàn)代媒介和技術(shù)的多樣性，使數(shù)據(jù)感知的方式也更加多元。由于該項(xiàng)目路線(xiàn)長(zhǎng)，橋隧多，通過(guò)平面信息很難全面表達(dá)整體信息，導(dǎo)致施工交底不直觀，效果較差。為此，該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用BIM技術(shù)建立了企業(yè)級(jí)的工藝工法庫(kù)，輔助設(shè)計(jì)階段重要工藝工法向施工等環(huán)節(jié)移交。利用Navisworks集成模型和圖紙信息可視化設(shè)計(jì)交底，使相關(guān)工程人員能更加深入理解設(shè)計(jì)意圖及設(shè)計(jì)信息，減少表達(dá)誤差，提高交底效果。

四、結(jié)語(yǔ)

筆者結(jié)合上饒至浦城高速公路項(xiàng)目，依托自主開(kāi)發(fā)的希迪BIM設(shè)計(jì)云平臺(tái)及BIM設(shè)計(jì)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，搭建了一條從設(shè)計(jì)到校審的完整路徑，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和要點(diǎn)如下。

通過(guò)BIM技術(shù)，將相關(guān)BIM信息模型參數(shù)應(yīng)用于高速公路綜合設(shè)計(jì)、方案比選和碰撞檢查、可視化交底等高速公路全設(shè)計(jì)周期階段，表明BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中具備了很強(qiáng)的適應(yīng)性，進(jìn)一步驗(yàn)證了BIM技術(shù)在道路設(shè)計(jì)總流程方面的優(yōu)勢(shì)。

由于目前BIM軟件的限制，各家BIM軟件公司所建立的模型并不能在完全保留原有模型信息的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)模型及信息的無(wú)差別相互轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致BIM技術(shù)在公路行業(yè)設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)并未完全體現(xiàn)。但總體來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)能夠極大地改善設(shè)計(jì)的質(zhì)量、提高設(shè)計(jì)效率，降低項(xiàng)目總體成本，為項(xiàng)目后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供有力的支撐。