BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與展望

丁瑞鋒 王綏慶

1.西安公路研究院 陜西 西安 710065

2.西安經(jīng)天交通工程技術(shù)研究所 陜西 西安 710075

引言

BIM是工程項(xiàng)目物理和功能特性的數(shù)字化表達(dá)，是工程項(xiàng)目有關(guān)信息的共享知識(shí)資源。近年來(lái)，通過公路輔助設(shè)計(jì)軟件研發(fā)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和推動(dòng)，BIM技術(shù)在公路勘察設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用已取得了一定的進(jìn)展。國(guó)產(chǎn)的軟件開發(fā)商也提供了一系列成熟的適應(yīng)于我國(guó)國(guó)情及行業(yè)特點(diǎn)的BIM解決方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)公路建設(shè)項(xiàng)目的可視化瀏覽、檢索查詢、空間定位等功能[1]。其中，緯地BIM2.0系列可實(shí)現(xiàn)道路交通工程行業(yè)多專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)，技術(shù)人員在進(jìn)行路、橋、隧、墻、交通工程等各專業(yè)三維協(xié)同設(shè)計(jì)的同時(shí)可自動(dòng)構(gòu)建與輸出高精度BIM模型，并可實(shí)現(xiàn)基于BIM模型的仿真及分析，該軟件在我國(guó)道路設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用最為廣泛。

1、工程項(xiàng)目概況

關(guān)中環(huán)線眉縣經(jīng)岐山至鳳翔公路是陜西省規(guī)劃的S107中的重要組成路段，是周邊眉縣、岐山、蔡家坡經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、寶雞市高新區(qū)、岐山縣及鳳翔縣周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和群眾生產(chǎn)生活的一條重要通行路線。路線自東向西連接了鄠周眉高速、眉太高速、連霍高速、合鳳高速等區(qū)域國(guó)省干線高速公路，同時(shí)與G342、G310、S104、S314、G344、G244等國(guó)省道相接，形成了縱橫交織的公路網(wǎng)絡(luò)。關(guān)中環(huán)線公路工程項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)工作，全線全面應(yīng)用緯地BIM2.0系列解決方案，完成項(xiàng)目全專業(yè)設(shè)計(jì)工作，包括項(xiàng)目路線、涵洞、隧道、交通工程等正向設(shè)計(jì)與優(yōu)化，自動(dòng)構(gòu)建項(xiàng)目各專業(yè)的BIM模型；基于緯地工程數(shù)字仿真平臺(tái)，以高精度BIM模型為對(duì)象，開展行車視距檢驗(yàn)、運(yùn)行速度分析、交通安全性評(píng)價(jià)、全項(xiàng)目仿真分析與評(píng)價(jià)[2]。

2、BIM技術(shù)在項(xiàng)目各專業(yè)的實(shí)踐

關(guān)中環(huán)線公路項(xiàng)目各專業(yè)總體依托緯地軟件BIM2.0系列解決方案為基礎(chǔ)展開，采用緯地三維道路設(shè)計(jì)系統(tǒng)完成道路平整設(shè)計(jì)，緯地公路與鐵路隧道設(shè)計(jì)系統(tǒng)，完成隧道工程設(shè)計(jì)，緯地公鐵涵洞CAD系統(tǒng)，完成各類涵洞通道設(shè)計(jì)、緯地交通與安全工程CAD系統(tǒng)完成標(biāo)志、標(biāo)線及各類安全設(shè)施設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，隨著設(shè)計(jì)的深化及專業(yè)間傳遞，項(xiàng)目模型在不斷的充實(shí)與細(xì)化，項(xiàng)目數(shù)據(jù)與BIM模型的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)，有效的提高了專業(yè)交接質(zhì)量及效率。

圖1 BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 道路主體BIM正向設(shè)計(jì)

基于緯地三維道路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，完成道路平縱橫設(shè)計(jì)主體工程的BIM正向設(shè)計(jì)。包括：項(xiàng)目主體工程設(shè)計(jì)、基于BIM平臺(tái)的實(shí)時(shí)調(diào)整優(yōu)化、道路路基主體、路面、邊坡邊溝、地表等的BIM自動(dòng)建模；模型屬性信息關(guān)聯(lián)等。

2.2 隧道工程BIM正向設(shè)計(jì)

基于緯地公路與鐵路隧道設(shè)計(jì)系統(tǒng)，完成隧道工程的BIM正向設(shè)計(jì)。包括：隧道BIM正向設(shè)計(jì)（洞門、洞身襯砌、鋼筋等模型關(guān)聯(lián)互動(dòng)）；隧道整體高精度自動(dòng)BIM建模；模型屬性信息關(guān)聯(lián)等。

2.3 涵洞BIM正向設(shè)計(jì)

基于緯地公鐵涵洞CAD系統(tǒng)完成各類涵洞、通道的BIM正向設(shè)計(jì)。包括：涵洞BIM正向設(shè)計(jì)（涵洞洞門、洞臺(tái)、涵身等模型關(guān)聯(lián)互動(dòng)）；各類涵洞BIM自動(dòng)建模；模型屬性信息關(guān)聯(lián)等。

2.4 交通標(biāo)志、標(biāo)線、安全設(shè)施BIM正向設(shè)計(jì)

基于緯地緯地交通與安全工程CAD系統(tǒng)完成交通標(biāo)志、標(biāo)線、安全設(shè)施的BIM正向設(shè)計(jì)；交通工程（包括標(biāo)志、標(biāo)線等）、安全設(shè)施（護(hù)欄、隔離柵）等BIM正向設(shè)計(jì)（標(biāo)志、護(hù)欄等模型實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)互動(dòng)）；標(biāo)志、護(hù)欄等BIM自動(dòng)建模；模型屬性信息關(guān)聯(lián)等。

2.5 道路各專業(yè)BIM成果集成

整合項(xiàng)目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、各專業(yè)設(shè)計(jì)成果，并集成于道路BIM模型（數(shù)據(jù)）中。包括地質(zhì)數(shù)據(jù)、項(xiàng)目真實(shí)環(huán)境影像圖、地形地物、及上述各專業(yè)設(shè)計(jì)成果，行程項(xiàng)目級(jí)BIM成果，用于項(xiàng)目提交及后續(xù)仿真分析、安全評(píng)價(jià)等。

2.6 緯地?cái)?shù)字交通與工程仿真平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析與評(píng)價(jià)

基于緯地?cái)?shù)字交通與工程仿真平臺(tái)構(gòu)建了道路工程虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境并完成以下工作：基于實(shí)時(shí)渲染技術(shù)實(shí)現(xiàn)高空飛行、模擬攝像、模擬駕駛等多角度漫游瀏覽；可視化展示工程方案全貌或局部；三維空間視距檢測(cè)、車輛彎道行駛穩(wěn)定性分析、運(yùn)行速度分析、對(duì)向車燈眩光影響分析、標(biāo)志設(shè)置合理性分析等。

3、BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展望

通過BIM技術(shù)在關(guān)中環(huán)線公路項(xiàng)目中各專業(yè)的實(shí)踐，對(duì)BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用做出以下幾個(gè)方面的展望：

3.1 探索基于BIM技術(shù)核心的公路勘察設(shè)計(jì)流程

通過項(xiàng)目全專業(yè)正向設(shè)計(jì)的探索與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)BIM技術(shù)的有效銜接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多專業(yè)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。

3.2 改變公路設(shè)計(jì)技術(shù)手段

與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式相比，BIM技術(shù)提供了更為直觀快捷的三維交互修改，通過BIM端的調(diào)整與優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)一處修改，處處更新，且修改效果所見及所得。為專業(yè)間交接、項(xiàng)目各類型評(píng)價(jià)、技術(shù)交底等提供了更為直觀快捷的方式。

3.3 顯著提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量

BIM技術(shù)為工程提供了更為直觀快捷的設(shè)計(jì)方式，為精細(xì)化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了更好設(shè)計(jì)條件，技術(shù)人員可基于各專業(yè)設(shè)計(jì)成果的基礎(chǔ)上，對(duì)方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，從而促進(jìn)設(shè)計(jì)方案的深度優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的顯著提高。

結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)在道路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，不僅是設(shè)計(jì)工具和展示方式上的創(chuàng)新，更多的是設(shè)計(jì)思維的拓展。通過對(duì)公路項(xiàng)目全專業(yè)的BIM正向設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)道路工程設(shè)計(jì)與BIM理念的探索與融合。借助BIM技術(shù)可視性、協(xié)調(diào)性、聯(lián)動(dòng)性及可模擬性等特點(diǎn)，不斷優(yōu)化道路設(shè)計(jì)過程、分析評(píng)價(jià)方式、成果提交形式，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)及工程質(zhì)量的不斷提高。