BIM技術在公路設計行業應用

朱 明肖春紅

（1.四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院，四川 成都 610017）

BIM技術在公路設計行業應用

朱 明1肖春紅2

（1.四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院，四川 成都 610017）

隨著近年來我國基礎設施建設的飛速發展，城鎮化進程的逐步推進，交通運輸行業面臨越來越嚴峻的挑戰：項目規劃的科學性和合理性要求；降低工程造價和節能減排的新要求；項目建設的難度和復雜度；運營維護的難度和管理的復雜度。交通運輸行業傳統的規劃、設計、建造和管理模式已經無法滿足新形勢的發展要求，而計算機與信息化技術近幾年的飛速發展，為以上行業的問題和挑戰提供了全新的解決思路，也為智慧交通的發展帶來了新的契機。而在眾多信息化技術解決方案中，建筑信息模型（BIM）是目前行業最為熱門的討論話題。

Civil3D；Infraworks；路基；橫斷面；縱斷面設計；路線

1 前言

建筑信息模型（Building information modeling）簡稱BIM技術，是本世紀初出現的一種全新工程技術手段，是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化，協調性，模擬性，優化性和可出圖性五大特點。以BIM為核心理念的三維數字化設計技術和三維協同理念的出現，給工程建設行業，尤其是設計企業的生產率的提升提供了新的驅動力。先進的三維設計技術和集成的全生命周期項目信息，可以幫助企業更準確、有效的控制勘測設計過程，進而對工程系統的運行狀態、性能和外觀進行全面的可視化仿真與模擬分析，極大優化項目質量、縮短項目周期和成本，同時，基于BIM的設計流程也為數字化施工和運營維護的科學化管理提供全面而廣泛的數據基礎，該技術在項目的規劃、設計、施工和運營維護階段具有廣泛的應用空間。

2 BIM技術公路設計行業應用思路

BIM設計相關平臺較多，根據公路設計的特點，本文以Civil3D軟件為BIM軟件平臺，結合傳統公路設計相關流程以及BIM設計相關理念，并通過攀枝花西漁路高速公路工程項目實踐，總結如下應用思路。

圖1 BIM實踐流程

圖2 實踐項目

2.1 三維數字地形模型的建立與分析

三維數字地形模型是BIM設計的基礎，相關的土木工程BIM模型必須建立在三維數字地形模型基礎之上。創建三維數字地形模型的數據源包括測量文本點、三維等高線、DEM文件、tiff文件等高程數據。通過三維地形模型的創建可以直觀地反映項目所在位置的地形地貌，同時，對于測量錯誤的一些點也可以直觀反映出來。

數字地形模型建立好以后，可以進行相關的分析，如高程分析、坡度分析、方向分析、匯水流域分析等，分析圖例和高程數據參數存在關聯關系，可保持實時更新。分析模型的建立有助于工程技術人員進行設計方案擬定。

圖3 高程分析

2.2 路線平面、縱斷面設計

在Civil3D軟件中，提供了多種路線創建方式，包括通過已有的CAD對象創建路線、通過CAD圖元擬合創建路線、通過Civil3D特有的路線布局工具創建路線。本項目使用通過路線布局工具創建路線。通過路線布局工具實現了創建公路設計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。

在項目實踐過程中，我們應用路線的布局全景視圖對相關路線參數進行修改，包括路線相關圖元類型、圖元起止樁號、長度、半徑等參數。幾何圖形和布局全景視圖修改的數據是相互關聯，在路線設計時，可實現幾何圖形和參數的動態更新。路線全景視圖的應用有助于對路線參數進行快速修改調整，提高設計效率。

根據我院設計習慣，在Civil3D軟件模板基礎上對路線樣式和標簽樣式進行了自定義，確保平面路線、縱斷面、標簽樣式符合二維出圖習慣。

圖4 路線

路線創建完成后，可以根據路線自動創建包含地面線的縱斷面圖。在縱斷面圖的基礎上，創建所需的設計縱斷面。與路線的調整方式相同，設計縱斷面可以通過幾何圖形和布局全景視圖兩種方式進行修改，縱斷面標簽的添加和路線標簽添加修改方式相同。

圖5 縱斷面設計

2.3 路基標準橫斷面設計

路基標準橫斷面在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和邏輯判斷能力的構件，部件是由點、連接、形狀三部分組成，通常組成部件的點、連接可設置相關參數，包括尺寸參數和邏輯關系判斷。Civil3D本身自帶的部件不能完全滿足項目設計需要，因此，在項目初期，根據項目實際需要，通過Subassembly Composer自定義了部分部件，由這些部件組合，形成道路路基標準橫斷面，也就是Civil3D的裝配。

2.4 道路模型生成

項目路線平面、設計縱斷面、標準橫斷面設計完成以后，設定好相關的判斷條件，如橋梁斷面、邊坡判斷、加寬等條件以后，我們創建出道路模型。組成部件的點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。對部件或者道路模型中的點代碼、連接代碼可以設置材質甚至相關標簽。點代碼和連接代碼標簽的設置有助于對生成的橫斷面圖進行快速標簽添加。

圖6 Civil3D道路模型

2.5 相關圖表成果生成

道路模型創建完成后，根據道路中心線設置采樣區間，可以自動生成項目所需的橫斷面圖，根據部件中所設置的點代碼標簽和連接代碼標簽，完成標注的自動生成。

圖7 Civil3D道路模型

與此同時，根據道路路線平面、縱斷面、橫斷面，可以自動進行總體積計算以及道路相關部件體積計算，生成總體積表、立緣石體積表、基層體積表等圖表。

3 結論

通過攀枝花西漁路高速公路工程BIM實踐，我們看到，通過BIM技術可以實現路線平面、設計縱斷面、設計橫斷面、道路模型、橫斷面圖相互關聯，這種一處更新，處處更新的構架幫助公路設計人員快速實現方案比選和方案調整。同時，減少手動的修改，有效避免了錯改漏改情況的發生，提高了設計效率和設計品質。設計階段的三維BIM信息模型將設計階段的信息延伸至施工甚至運維階段，貫穿項目的全生命周期。BIM技術是交通設計行業與前沿的IT技術，如移動互聯、云計算、物聯網、大數據結合的基礎，BIM技術的應用也必將持續地引領著工程建設行業技術與流程的變革。

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1007-6344（2016）02-0100-02