中交一公院打造全生命周期BIM技術應用

文

在國家“創新驅動”戰略、“一帶一路”倡議及“交通強國”目標的引導下，交通行業正在積極推進技術改革及模式創新工作。建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）技術在交通領域的應用是推進交通行業轉型升級和創新驅動發展的重要支撐，也是走出國門參與國際工程建設市場競爭必備的能力之一。當下，BIM在我國的發展還處于初級階段，在技術標準、核心軟件和人才儲備等方面還有很長的路要走，面對旺盛的行業技術需求，如何將BIM技術應用于工程項目全生命周期，是交通領域當前的技術熱點。

中交第一公路勘察設計研究院有限公司（簡稱“中交一公院”）作為我國傳統公路設計行業的領頭羊和路橋新技術的探索者，在2016年成立了BIM技術研發與應用中心，從標準編制、軟件開發及項目應用3個方面全面推進BIM技術在交通領域的應用，探索并初步形成了一套較為完善的BIM技術解決方案，可為同類項目的應用提供借鑒。

標準編制

中交一公院BIM中心在成立之初，積極跟蹤行業技術政策，搶先申請并承擔交通運輸部《公路工程信息模型統一標準》和《公路工程設計信息模型應用標準》兩部行業BIM標準，以及中國交建企業公路BIM標準的主編工作。通過與清華大學、buildingSMART等國內外頂尖組織深度聯合，在充分借鑒國內外已有成果和建筑、鐵路等相關行業發展經驗的基礎上，結合典型項目，全力推進標準編制工作，助力行業發展。

BIM技術在梅觀高速公路項目應用

CNCCBIM軟件發布會

軟件開發

軟件開發是促進BIM技術發展的關鍵，其開發過程既要與工程實際相結合，又要充分考慮國內現有的設計規范。公路市政工程具有長大帶狀規模和海量數據存儲等特點，因此，軟件平臺必須具有強大的數據承載能力和完備的專業基礎功能。中交一公院通過引進國外優勢平臺，開發了國內適用的首款道路工程BIM正向設計軟件——CNCCBIM OpenRoads，利用BIM參數化建模技術建立道路、橋梁、隧道等專業的參數化構建庫，以路線為基礎，參考集成各專業BIM模型，最后形成項目總裝模型，并通過動態視圖等技術實現基于BIM的快速出圖。

項目應用

BIM技術的最大價值在于項目全生命周期的應用，國內很多項目在全生命周期領域都有一定程度的探索，但是這些應用都非常有限，主要集中在碰撞檢查、工程量計算、方案優化與模擬、資料數字化等方面，缺少BIM技術在一個項目全生命周期內的應用。只有在項目設計、施工、運維的各階段完整地應用BIM技術，才能將BIM技術的應用流程標準化，規范化，才能在本質上推動BIM技術的發展。

廣東深圳梅觀高速公路項目是國家高速公路網G94中的一段，全長8.5公里，起于梅林關，終于石清大道，共設互通式立交8處、橋梁37座、綜合管廊總長約17.6公里，總投資95.9億元。項目地處城市成熟區域，路網密度大、地下管線復雜，同時又面臨景觀要求高、施工協調困難、設計周期短等突出問題，傳統設計手段難以滿足要求，而采用BIM技術可有效解決項目難題。

該項目著眼于全生命周期的BIM深度應用，在設計階段，采用無人機傾斜攝影技術構建了高精度的實景模型，結合我國市政道路設計規范，自主研發了道路、橋梁、管廊、景觀綠化等多專業的設計建模軟件，快速完成全線復雜平、縱、橫斷面及三維道路BIM模型的設計與構建，實現了基于BIM的正向設計，提出了運維養護階段的BIM應用計劃，初步形成了一套較為完善的BIM技術解決方案。憑借突出的技術創新，中交一公院榮獲2017年全球縱覽基礎設施峰會Be創新獎、首屆中國公路學會交通BIM工程創新獎特等獎和第三屆中國建設工程BIM大賽一等獎等多項殊榮。

BIM正向設計應用點

三維設計基礎環境模型

道路BIM模型

鋼箱梁BIM模型

綜合管廊BIM模型

· 構建精準三維基礎環境

構建地形模型（DTM）。依據外業測量、地形圖等數據，通過CNCCBIM軟件快速創建了項目區域準確的地形模型，直觀反映地形狀況，為三維BIM設計提供了環境數據。構建三維地質模型。地質條件關乎設計質量，項目組研發了地質建模軟件，根據項目勘探的原始鉆孔、地質剖面圖等數據，建立了項目區域三維地質模型，直觀反映地質狀況。構建地面實景模型。采用無人機傾斜攝影測量技術，構建了高精度的實景模型，現實感強，可測量，為設計提供了可視化的設計環境。

· BIM正向設計

道路BIM正向設計：梅觀高速公路項目互通立交密集，設計難度大。項目組創新性地研發了道路工程BIM正向設計軟件CNCCBIM OpenRoads。該軟件基于精準的三維基礎環境，結合項目實際，定制了符合我國規范要求的參數化橫斷面模板，通過參數化技術快速完成道路BIM設計，創建精準的道路BIM信息模型，并基于BIM模型剖切，實現了道路工程二維圖紙和報表的自動生成，模型與圖紙實時關聯，確保了圖紙與模型的一致性和準確性，滿足了行業交付要求。

橋梁BIM正向設計：全線橋梁大部分位于互通立交區域，橋梁形式多樣，上部結構涵蓋鋼箱梁、鋼混組合梁等7種形式。項目組研發了上部結構參數化設計軟件，快速完成全線變截面、曲線梁三維BIM設計。針對箱梁，研發了參數化懸臂現澆變高箱梁、節段預制箱梁設計工具，通過設計參數控制，快速完成全線5處跨鐵路現澆變高箱梁和約3830米節段預制箱梁的三維BIM設計。

綜合管廊BIM正向設計：梅觀項目地下環境復雜，沿線通訊、燃氣、給排水等管線密布，設計面臨管線布設、改遷等問題。項目組研發了CNCCBIM管廊設計工具集，建立了參數化管廊截面、節點構件庫，快速完成約16.5公里的管廊BIM設計，并且通過BIM可視化、碰撞檢查等技術，實現了管廊的精準布設與改遷優化。

· 全方位、立體化溝通展示

集成實景、地下管線、道路、橋梁、綜合管廊、景觀天橋、綠化等模型，利用LumenRT軟件對項目進行全線漫游與動態可視化展示，真實呈現設計效果，實現全方位、多立體的方案比選與設計優化。

· 數字化交付

將項目的設計資料、BIM模型、圖紙、表格、工作文檔等數字化成果文件，集成后發布為iModel數據庫格式，利用Navigator等數字化交付平臺在桌面端、移動設備和Web端查看和管理。