（廣西交通設(shè)計集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000）

BIM技術(shù)在交通行業(yè)的應(yīng)用相對滯后，基于BIM技術(shù)的全壽命周期設(shè)計技術(shù)研究及其應(yīng)用，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

通過Bentley的統(tǒng)一架構(gòu)、基于MicroStation統(tǒng)一的文件格式保證各專業(yè)之間數(shù)據(jù)無縫傳遞，建立應(yīng)用軟件與交通項目管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，充分利用BIM的直觀性、可分析性、可共享性及可管理性等特性，為交通項目設(shè)計的各項業(yè)務(wù)提供準(zhǔn)確及時的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與技術(shù)分析手段。配合交通項目管理的流程、統(tǒng)計分析等管理手段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生、數(shù)據(jù)使用、流程審批、動態(tài)統(tǒng)計、決策分析的完整管理閉環(huán)，以提升交通項目的綜合管理能力和效率。

一、項目概述

都安至巴馬高速公路主線全長119.4km，是廣西高速公路網(wǎng)東西向重要通道。該項目將通過“交通/服務(wù)區(qū)+旅游”相結(jié)合的方式，打造集長壽主題休閑度假體驗、山地運動康養(yǎng)公園、自駕車營地、自駕車集散、長壽之鄉(xiāng)旅游商品購物等于一體的長壽生活特色的交旅融合示范公路。同時，該項目將爭創(chuàng)廣西首個公路BIM示范項目。

圖1 都安至巴馬高速公路線路圖

二、項目難點

項目建設(shè)的特點，是打造綠色高速公路和旅游通道，并采用EPC總承包模式實現(xiàn)設(shè)計施工一體化。但項目橋隧比48%，地形地質(zhì)復(fù)雜，建設(shè)難度大，具體表現(xiàn)為以下幾點：

1.項目規(guī)模大、空間距離長。項目主線長119.4km，橋梁長12.66km，隧道長44.06km，共有7處互通，總造價167億元，涉及多個關(guān)鍵節(jié)點和多個部門，綜合管理復(fù)雜。

2.項目地質(zhì)和地形條件復(fù)雜，項目所經(jīng)過的區(qū)域存在山地和丘陵交錯的特點，喀斯特巖溶地貌多，且橋隧比高達(dá)47.9%。

3.區(qū)域規(guī)劃協(xié)調(diào)關(guān)系復(fù)雜。項目地形復(fù)雜、施工交通組織困難，路線選線及結(jié)構(gòu)物設(shè)計施工技術(shù)難度較大。

4.“高速+旅游”綜合設(shè)計。項目穿越紅水河百里畫廊、七百弄風(fēng)景名勝區(qū)、巴馬長壽之鄉(xiāng)等重要旅游景點，需要綜合考慮交旅融合定位和設(shè)計。

基于項目建設(shè)的難點和需求，采用BIM技術(shù)的綜合優(yōu)勢管理、設(shè)計和優(yōu)化項目，解決項目難點問題。

三、“BIM+交通”的工程應(yīng)用

（一）場地勘測應(yīng)用

1.無人機實景建模

通過無人機航拍獲取沿線正攝影像和三維實景模型作為BIM設(shè)計的基礎(chǔ)資料，利用ContextCapture實景建模，形成詳細(xì)、精確的三維標(biāo)識，加快方案設(shè)計流程、輔助科學(xué)決策。

2.三維地形航測

通過機載激光雷達(dá)高精度測繪，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的測量，并快速地創(chuàng)建三維地形曲面，解決傳統(tǒng)測繪采樣點不足的問題，減少測繪成本。

3.巖土數(shù)值模擬和可視化分析

基于地形曲面和鉆孔數(shù)據(jù)，對重要控制節(jié)點和復(fù)雜地質(zhì)路段建立三維地質(zhì)模型，實現(xiàn)項目公路不同要素的三維地形結(jié)構(gòu)、三維物探、三維巖土參數(shù)概念模型和可視化表達(dá)。并基于地質(zhì)模型設(shè)計橋梁和隧道結(jié)構(gòu)等。

4.三維地質(zhì)解譯

針對特長隧道和地下空間溶洞，建立隧道全線地質(zhì)模型和溶洞模型，展示地下空間溶洞分布和工程數(shù)量，確定隧道圍巖等級、查看隧道結(jié)構(gòu)和各地層之間的關(guān)系。基于三維地質(zhì)還可以剖切和投影，自動創(chuàng)建地質(zhì)的剖面圖，實現(xiàn)二維和三維的聯(lián)動。

（二）方案設(shè)計應(yīng)用

1.征地拆遷分析

項目采用1:500同深度高清正射影像輔助外業(yè)勘測，便于前期線位比選、征地拆遷。多角度觀察建設(shè)方案三維模型與周邊建筑物的位置關(guān)系，查找碰撞干涉點，確定征地拆遷影響范圍。減少基本農(nóng)田占用及建筑拆遷，提高征地拆遷的準(zhǔn)確性。

圖2 基于BIM三維智能選線

2.三維智能選線

基于BIM綜合考慮工程、環(huán)境和社會因素，設(shè)定多種控制條件，基于Bentley OpenRoads Designer構(gòu)建路線模型，通過計算機大量優(yōu)化分析，在短時間內(nèi)選出上百個路線方案，以工程費用為優(yōu)化目標(biāo)，確保選出最優(yōu)方案，降低工程建設(shè)費用。三維智能選線比傳統(tǒng)選線模式效率提高了幾十倍。

3.方案比選分析與匯報

采用三維可視化對道路和交叉口的視線區(qū)、障礙物，以及事故路段分析，確定可視距離并評估安全度。通過三維設(shè)計前后對比分析，向決策者快速傳達(dá)多種方案設(shè)計意圖，直觀地展示方案設(shè)計效果和對周邊環(huán)境的影響，輔助方案決策。

4.交旅融合重要方案設(shè)計

針對該項目的重要節(jié)點——大化服務(wù)區(qū)，采用“BIM+GIS”結(jié)合的方式分析服務(wù)區(qū)的選址和場地規(guī)劃，再利用BIM模型優(yōu)化服務(wù)區(qū)內(nèi)部的分區(qū)和設(shè)施，確保服務(wù)區(qū)、管理區(qū)等場地合理布置，最后采用BIM可視化導(dǎo)覽和VR交互式場景漫游查看，輔助方案分析與匯報。

圖3 大化服務(wù)區(qū)選址和場地規(guī)劃

（三）詳細(xì)設(shè)計應(yīng)用

1.復(fù)雜節(jié)點三維精細(xì)化設(shè)計

基于BIM的道路平、縱參數(shù)化設(shè)計，制定道路橫斷面模板，自動實現(xiàn)道路多級邊坡；通過參數(shù)化土木單元快速創(chuàng)建平交口和互通；采用BIM技術(shù)創(chuàng)建預(yù)應(yīng)力混凝土精細(xì)化模型、特長隧道精細(xì)化模型；基于大化服務(wù)區(qū)三維可視化模型進(jìn)行環(huán)境分析、景觀設(shè)計。

2.三維參數(shù)化設(shè)計及出圖

基于Bentley Civilstation Bridge建立橋梁參數(shù)化構(gòu)件庫，通過套用通用圖庫自動生成橋梁三維模型，并實現(xiàn)自動更新。利用3D EXPERIENCE構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)橋梁模型。該項目實現(xiàn)了橋梁和涵洞通用圖數(shù)字化，并基于詳細(xì)的三維模型剖切出圖，替代傳統(tǒng)的二維出圖。

圖4 三維參數(shù)化設(shè)計圖

3.碰撞檢測分析

通過利用Navigator設(shè)計校審和碰撞檢測。查找設(shè)計中存在的問題，優(yōu)化設(shè)計空間。通過檢測碰撞，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中凈空不足等問題，優(yōu)化設(shè)計。

4.BIM與三維數(shù)值模擬

基于軟件的Prosteel和Proconcrete建立詳細(xì)的三維數(shù)字模型，導(dǎo)出到不同的三維分析軟件中，建立ANSYS、FLAC 3D等有限元模型，分析復(fù)雜節(jié)點橋梁、高大邊坡地質(zhì)等應(yīng)力擾動區(qū)等受力情況，指導(dǎo)設(shè)計與施工。

5.BIM協(xié)同設(shè)計

在項目的詳細(xì)設(shè)計過程中，采用軟件的ProjectWise平臺協(xié)同，按照不同的設(shè)計專業(yè)分配相應(yīng)的權(quán)限，基于統(tǒng)一的服務(wù)器，確保各專業(yè)設(shè)計人員實時地共享設(shè)計信息和資源，并且保留審核和修改過程記錄，便于追蹤。

（四）數(shù)字仿真和交底

1.三維交通仿真模擬

采用VISSIM分析互通和服務(wù)區(qū)的車流及人流交通、預(yù)測和可視化仿真，分析項目未來的交通流量，規(guī)劃項目節(jié)點交通組織和解決方案。將VISSIM分析結(jié)果導(dǎo)入Bentley LumenRT進(jìn)行可視化仿真模擬，用于直觀展示交通分析結(jié)果，為交通組織決策提供依據(jù)。

2.脫平臺輕量化交底

項目采用“一個平臺+多個終端”的項目信息查詢，實現(xiàn)方案階段和施工階段多參與方的信息共享和同步。同時將BIM模型通過unity打包完成AR增強交底，或者發(fā)布脫平臺的三維PDF交底。

3.施工場地布置及仿真

利用BIM模型可視化性能，建立施工場地三維數(shù)字模型，合理規(guī)劃和集成化管理施工場地，減少施工用地、保證現(xiàn)場運輸?shù)缆吠〞场?/p>

圖5 三維數(shù)字模型

4.全景漫游導(dǎo)覽和VR展示

針對大化百里畫廊服務(wù)區(qū)，基于Bentley LumenRT構(gòu)建精細(xì)化模型建立VR仿真模型，它可以發(fā)布成獨立的exe文件用來展示?；谒慕换バ?，輔助方案匯報和決策?；贐IM設(shè)計成果，還可以通過網(wǎng)頁全景漫游導(dǎo)覽和交底，方便業(yè)主和施工人員更好地理解設(shè)計意圖。

四、應(yīng)用效果及其創(chuàng)新

基于BIM技術(shù)建立數(shù)字化的BIM參數(shù)模型，將項目相關(guān)信息服務(wù)于項目的設(shè)計、施工、運營全階段?；诰哂型陚錁?gòu)造信息的BIM模型，設(shè)計人員可利用BIM技術(shù)的可視化優(yōu)點進(jìn)行三維設(shè)計交底，不僅在設(shè)計過程中避免信息丟失，在向施工人員交底時可以保證信息的完整性和準(zhǔn)確性，從而確保工程的質(zhì)量。項目的BIM應(yīng)用效果及其創(chuàng)新點如下：

1.交旅融合BIM示范應(yīng)用。項目連接巴馬長壽之鄉(xiāng)、紅水河百里畫廊旅游區(qū)，為貫徹交旅融合發(fā)展意見，規(guī)劃交旅融合示范達(dá)到，通過實施交旅融合總體策劃，并借助“BIM+GIS”技術(shù)優(yōu)化線位方案和場地規(guī)劃，充分利用沿線自然和人文景觀資源，實現(xiàn)了“交通+旅游”融合及公路功能拓展。

2.推動項目綠色及品質(zhì)工程建設(shè)。項目作為廣西交通運輸廳品質(zhì)工程示范項目，基于“BIM+GIS”結(jié)合的三維選線統(tǒng)籌資源利用、提高土地利用率；結(jié)合三維水文地質(zhì)充分考慮地下水減少公路建設(shè)對當(dāng)?shù)厮Y源環(huán)境的破壞；采用噴射植被混凝土技術(shù)，盡可能保留原有植被，避免破壞巖土自然風(fēng)光；廢舊材料再循環(huán)利用，治理污染、節(jié)約資源，最終推動了項目綠色和品質(zhì)工程建設(shè)。

3.助力“交通+扶貧”深度融合。項目途經(jīng)3個國家級貧困縣，路線綜合考慮貧困區(qū)建設(shè)發(fā)展，貫徹實施深度貧困地區(qū)交通脫貧；基于BIM的三維可視化技術(shù)助力開發(fā)百里畫廊服務(wù)區(qū)、民俗度假村和多個鄉(xiāng)村旅游區(qū)，拉動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)，精準(zhǔn)扶貧；基于3S的設(shè)計管理系統(tǒng)，將項目沿線貧困地區(qū)地塊和拆遷信息集成到三維GIS平臺，建立貧困信息系統(tǒng)，助力數(shù)字脫貧。

4.公路全要素BIM集成示范應(yīng)用。項目建立了道路、邊坡、橋梁、隧道、互通樞紐、服務(wù)區(qū)、收費站等三維數(shù)字化詳細(xì)模型，并將各個專業(yè)信息模型進(jìn)行集成，實現(xiàn)了高速公路全要素對象BIM集成應(yīng)用示范。