郭 少 云

(晉城市群力公路勘察設(shè)計(jì)有限公司，山西 晉城 048026)

Building Information Modeling簡(jiǎn)稱(chēng)BIM，全稱(chēng)建筑信息建模，是一種建模技術(shù)，以數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，將數(shù)據(jù)信息以模型模擬的方式呈現(xiàn)，這種技術(shù)以實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，但是展現(xiàn)又更為直觀(guān)，最早是應(yīng)用于建筑行業(yè)，隨著技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)行業(yè)看到BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之后，先后將BIM技術(shù)應(yīng)用于本行業(yè)，尤其是公路工程，在設(shè)計(jì)之初往往都會(huì)利用BIM技術(shù)進(jìn)行建模，方便設(shè)計(jì)出更加合理的公路路線(xiàn)方案。

1 BIM技術(shù)在我國(guó)公路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)1998年才引進(jìn)我國(guó)，到2005年，經(jīng)過(guò)8年的理論和技術(shù)研究與本土化之后才逐漸在我國(guó)建筑工程行業(yè)得到應(yīng)用，又經(jīng)過(guò)將近5年的實(shí)踐與總結(jié)之后才開(kāi)始逐漸應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，目前BIM技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)開(kāi)始進(jìn)入快速發(fā)展和普及應(yīng)用的階段，尤其在公路工程領(lǐng)域，對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用更是開(kāi)始呈現(xiàn)剛需狀態(tài)。

現(xiàn)階段我國(guó)的公路工程修建受到地理環(huán)境的影響越發(fā)嚴(yán)重，尤其是在我國(guó)中西部山區(qū)，受交通影響，經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，不利于國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的落實(shí)，為了促進(jìn)落后地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國(guó)家調(diào)撥了大量的人財(cái)物力投入到這些偏遠(yuǎn)地區(qū)的公路修建上，受地形地勢(shì)以及氣候的影響，工程方案設(shè)計(jì)難度非常高，而B(niǎo)IM技術(shù)在公路工程領(lǐng)域的應(yīng)用，讓公路工程方案設(shè)計(jì)變得更加簡(jiǎn)單明了。雖然目前我國(guó)公路工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)IM技術(shù)的應(yīng)用仍然達(dá)不到建筑領(lǐng)域的BIM技術(shù)應(yīng)用水平，但是隨著時(shí)間的推移，BIM技術(shù)在公路工程設(shè)計(jì)方面進(jìn)行突破性的技術(shù)創(chuàng)新是必然的。

2 公路工程BIM設(shè)計(jì)軟件介紹

由于各個(gè)領(lǐng)域?qū)IM技術(shù)的應(yīng)用方法和方式不同，所以衍生出各種BIM設(shè)計(jì)軟件，各種不同的設(shè)計(jì)軟件的側(cè)重點(diǎn)也有不同，在公路工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，由于受不同地形與環(huán)境的影響，對(duì)軟件的要求也就不同，甚至大多時(shí)候一個(gè)公路工程的設(shè)計(jì)在使用BIM進(jìn)行建模是需要多個(gè)BIM軟件配合才可以實(shí)現(xiàn)，近年來(lái)，國(guó)際上實(shí)力強(qiáng)勁的軟件公司整合公路工程設(shè)計(jì)工作對(duì)BIM軟件的需求之后，推出了一系列的專(zhuān)業(yè)BIM建模軟件，見(jiàn)圖1。

3 公路工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

公路工程作為線(xiàn)形工程，設(shè)計(jì)本身的體量是非常大的，按照地形劃分包含道路工程、隧道工程、橋梁工程等多方面，公路工程設(shè)計(jì)方案需要統(tǒng)籌不同地形地勢(shì)、環(huán)境、地址、水文等因素，最終形成一個(gè)復(fù)雜而有系統(tǒng)的三維設(shè)計(jì)，將大量信息經(jīng)過(guò)整合后進(jìn)行模擬畫(huà)面呈現(xiàn)，這個(gè)過(guò)程中需要攻克大量信息收集整理和建模技術(shù)等多方面問(wèn)題，詳細(xì)而言，公路工程所涉及到的構(gòu)造物見(jiàn)圖2。

這里需要特別強(qiáng)調(diào)的是，BIM技術(shù)的建模是由多個(gè)過(guò)程組成的，尤其是在建模成像的環(huán)節(jié)，需要消耗大量的時(shí)間，而且地形勘測(cè)大多是人工完成，初期勘探的數(shù)據(jù)如果有缺漏和不準(zhǔn)確的問(wèn)題，這就要求BIM需要根據(jù)每次勘測(cè)的實(shí)際結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，直至最終完成準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)方案。

另外，BIM在進(jìn)行建模模擬的時(shí)候，除了要將工程主體以模型的形式呈現(xiàn)，還要對(duì)前期準(zhǔn)備工作、施工方案、物料搭配等多方面進(jìn)行整合。

4 BIM技術(shù)在公路工程設(shè)計(jì)階段的重要作用

在公路工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初就全線(xiàn)采用BIM技術(shù)，完整的通過(guò)BIM技術(shù)將項(xiàng)目涉及的跨河橋、高邊坡、互通式立交通過(guò)建模進(jìn)行呈現(xiàn)。通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)全線(xiàn)路段工程進(jìn)行模擬，項(xiàng)目在方案設(shè)計(jì)階段就躍然眼前，將項(xiàng)目的策劃、設(shè)計(jì)和施工等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，清楚地表達(dá)出了建設(shè)方的修建意圖，在設(shè)計(jì)階段就為工程的順利、安全實(shí)施提供了技術(shù)保障，直接提高了公路設(shè)計(jì)水平與管理水平，更是將公路設(shè)計(jì)推進(jìn)到信息化時(shí)代。

5 BIM在公路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

5.1 案例介紹

陽(yáng)城縣陽(yáng)禮互通立交工程位于陽(yáng)城縣城西北部，屬于大縣城規(guī)劃范圍，是陽(yáng)城縣“十三五”期間重點(diǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目之一，本項(xiàng)目為雙苜蓿葉全互通式立體交叉，含新(改)建路線(xiàn)全長(zhǎng)8.059 km。其中：新建主線(xiàn)(YL主線(xiàn))長(zhǎng)1.353 km，改建被交路陵沁線(xiàn)(LQ線(xiàn))長(zhǎng)1.462 km，新建匝道6條(C,D,E,F,G,H)長(zhǎng)5.244 km。主線(xiàn)和被交路設(shè)計(jì)速度60 km/h，路基寬度21 m，雙向四車(chē)道；匝道設(shè)計(jì)速度40 km/h，路基寬度10.5 m，單向雙車(chē)道；橋涵荷載等級(jí)為公路—Ⅰ級(jí)。

5.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

通過(guò)對(duì)項(xiàng)目沿線(xiàn)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查、資料收集，并充分咨詢(xún)了沿線(xiàn)地方政府的意見(jiàn)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合地形地勢(shì)提出最終的施工設(shè)計(jì)方案主線(xiàn)，設(shè)計(jì)為雙向四車(chē)道、主線(xiàn)二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。工程設(shè)計(jì)的核心難點(diǎn)在于迎賓大道西南方向的復(fù)式立交橋設(shè)計(jì)，結(jié)合當(dāng)?shù)厮摹⒌貏?shì)等自然因素綜合考慮之后定出最終設(shè)計(jì)方案，如圖3所示。

被交路LQ線(xiàn)為第一層，起點(diǎn)位于陵沁線(xiàn)中李丘村附近，起點(diǎn)樁號(hào)為L(zhǎng)QK0+000,對(duì)應(yīng)陵沁線(xiàn)樁號(hào)為K121+040(坐標(biāo)為X-3 931 620.148,Y-626 184.091)，終點(diǎn)位于陵沁線(xiàn)王曲村附近，終點(diǎn)樁號(hào)為L(zhǎng)QK1+462.122, 對(duì)應(yīng)陵沁線(xiàn)樁號(hào)為K122+500(坐標(biāo)為X-3 932 468.055,Y-626 050.812)，被交線(xiàn)(LQ線(xiàn))全長(zhǎng)1.462 km。

該路段設(shè)計(jì)為60 km/h，路基寬度16.5 m。具體斷面見(jiàn)圖4。

兩條左轉(zhuǎn)定向迂回匝道，位于第二層。其中：C匝道長(zhǎng)1 360 m，連接沁水(西河)方向和迎賓大道，設(shè)西小河順河橋、C匝道1號(hào)橋、C匝道2號(hào)橋(其中：西小河順河橋和C匝道1號(hào)橋主要是為避免侵占河道影響河道行洪而設(shè)置；C匝道2號(hào)橋?yàn)榭缇€(xiàn)橋，第二跨上跨西小河、第三跨上跨H匝道和LQ線(xiàn)、第四跨上跨D匝道)；D匝道長(zhǎng)711.007 m，連接陽(yáng)城縣城和演禮方向，設(shè)D匝道橋一座，為跨線(xiàn)橋，第七跨上跨LQ線(xiàn)，第八跨上跨C匝道和西小河。

該路段設(shè)計(jì)為40 km/h。具體斷面見(jiàn)圖5。

本項(xiàng)目YL主線(xiàn)為第三層，起點(diǎn)位于迎賓大道K1+230處，起點(diǎn)樁號(hào)為YLK0+000(坐標(biāo)為X-3 932 999.835,Y-626 162.699)，終點(diǎn)接演禮快速通道主線(xiàn)起點(diǎn)，終點(diǎn)樁號(hào)為YLK1+352.558(坐標(biāo)為X-3 931 879.867,Y-625 405.951)，YL主線(xiàn)全長(zhǎng)1.353 km。設(shè)YL主線(xiàn)1號(hào)橋和2號(hào)橋(其中1號(hào)橋?yàn)榭缇€(xiàn)橋，第11跨上跨F匝道，第12跨上跨D匝道，第13跨上跨LQ線(xiàn)和H匝道，第14跨上跨西小河，第15跨上跨C匝道)。

該路段設(shè)計(jì)為90 km/h，路基寬度16.5 m。具體斷面如圖6所示。

5.3 項(xiàng)目建模

1)創(chuàng)建道路中心線(xiàn)。

利用Civil3D 軟件路線(xiàn)創(chuàng)建工具創(chuàng)建路線(xiàn)，見(jiàn)圖7。

2)創(chuàng)建設(shè)計(jì)縱斷面。

路線(xiàn)創(chuàng)建完畢后要進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì)，利用 Civil3D創(chuàng)建的縱斷面更容易解決復(fù)雜項(xiàng)目設(shè)計(jì)，如圖8所示。

3)創(chuàng)建裝配。

通過(guò)IF語(yǔ)句對(duì)不同填挖情況設(shè)計(jì)不同裝配，之后將創(chuàng)建好的裝配導(dǎo)入Civil3D中，作為需要使用的裝配，見(jiàn)圖9。

4)可視化道路展示。

根據(jù)創(chuàng)建好的道路平、縱、橫數(shù)據(jù)，創(chuàng)建道路模型曲面，將道路路線(xiàn)模型導(dǎo)入 Infraworks 軟件中，展示更真實(shí)的樣式，見(jiàn)圖10。

6 結(jié)語(yǔ)

公路工程的修建是直接關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要工程，BIM技術(shù)的引進(jìn)，讓公路工程設(shè)計(jì)更直觀(guān)，縮短了公路工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)周期。是走在時(shí)代前沿的高水平技術(shù)，BIM技術(shù)在公路工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用直接簡(jiǎn)化方案設(shè)計(jì)流程，縮短了方案設(shè)計(jì)時(shí)間，為促進(jìn)我國(guó)公路網(wǎng)建設(shè)起到了巨大的積極作用。本文重點(diǎn)分析了BIM技術(shù)在公路工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，促進(jìn)BIM技術(shù)在公路工程領(lǐng)域的更深層次的應(yīng)用。