Bentley BIM系統在高速公路交旅融合示范工程中的應用

（廣西交通設計集團有限公司，廣西 南寧 530000）

BIM技術在交通行業的應用相對滯后，基于BIM技術的全壽命周期設計技術研究及其應用，具有十分重要的現實意義。

通過Bentley的統一架構、基于MicroStation統一的文件格式保證各專業之間數據無縫傳遞，建立應用軟件與交通項目管理系統之間的數據轉換接口，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，為交通項目設計的各項業務提供準確及時的基礎數據與技術分析手段。配合交通項目管理的流程、統計分析等管理手段，實現數據產生、數據使用、流程審批、動態統計、決策分析的完整管理閉環，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，是廣西高速公路網東西向重要通道。該項目將通過“交通/服務區+旅游”相結合的方式，打造集長壽主題休閑度假體驗、山地運動康養公園、自駕車營地、自駕車集散、長壽之鄉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總承包模式實現設計施工一體化。但項目橋隧比48%，地形地質復雜，建設難度大，具體表現為以下幾點：

1.項目規模大、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，涉及多個關鍵節點和多個部門，綜合管理復雜。

2.項目地質和地形條件復雜，項目所經過的區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47.9%。

3.區域規劃協調關系復雜。項目地形復雜、施工交通組織困難，路線選線及結構物設計施工技術難度較大。

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

基于項目建設的難點和需求，采用BIM技術的綜合優勢管理、設計和優化項目，解決項目難點問題。

三、“BIM+交通”的工程應用

（一）場地勘測應用

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設計的基礎資料，利用ContextCapture實景建模，形成詳細、精確的三維標識，加快方案設計流程、輔助科學決策。

2.三維地形航測

通過機載激光雷達高精度測繪，實現快速、準確的測量，并快速地創建三維地形曲面，解決傳統測繪采樣點不足的問題，減少測繪成本。

3.巖土數值模擬和可視化分析

基于地形曲面和鉆孔數據，對重要控制節點和復雜地質路段建立三維地質模型，實現項目公路不同要素的三維地形結構、三維物探、三維巖土參數概念模型和可視化表達。并基于地質模型設計橋梁和隧道結構等。

4.三維地質解譯

針對特長隧道和地下空間溶洞，建立隧道全線地質模型和溶洞模型，展示地下空間溶洞分布和工程數量，確定隧道圍巖等級、查看隧道結構和各地層之間的關系。基于三維地質還可以剖切和投影，自動創建地質的剖面圖，實現二維和三維的聯動。

（二）方案設計應用

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勘測，便于前期線位比選、征地拆遷。多角度觀察建設方案三維模型與周邊建筑物的位置關系，查找碰撞干涉點，確定征地拆遷影響范圍。減少基本農田占用及建筑拆遷，提高征地拆遷的準確性。

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、環境和社會因素，設定多種控制條件，基于Bentley OpenRoads Designer構建路線模型，通過計算機大量優化分析，在短時間內選出上百個路線方案，以工程費用為優化目標，確保選出最優方案，降低工程建設費用。三維智能選線比傳統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、障礙物，以及事故路段分析，確定可視距離并評估安全度。通過三維設計前后對比分析，向決策者快速傳達多種方案設計意圖，直觀地展示方案設計效果和對周邊環境的影響，輔助方案決策。

4.交旅融合重要方案設計

針對該項目的重要節點——大化服務區，采用“BIM+GIS”結合的方式分析服務區的選址和場地規劃，再利用BIM模型優化服務區內部的分區和設施，確保服務區、管理區等場地合理布置，最后采用BIM可視化導覽和VR交互式場景漫游查看，輔助方案分析與匯報。

圖3 大化服務區選址和場地規劃

（三）詳細設計應用

1.復雜節點三維精細化設計

基于BIM的道路平、縱參數化設計，制定道路橫斷面模板，自動實現道路多級邊坡；通過參數化土木單元快速創建平交口和互通；采用BIM技術創建預應力混凝土精細化模型、特長隧道精細化模型；基于大化服務區三維可視化模型進行環境分析、景觀設計。

2.三維參數化設計及出圖

基于Bentley Civilstation Bridge建立橋梁參數化構件庫，通過套用通用圖庫自動生成橋梁三維模型，并實現自動更新。利用3D EXPERIENCE構建鋼結構橋梁模型。該項目實現了橋梁和涵洞通用圖數字化，并基于詳細的三維模型剖切出圖，替代傳統的二維出圖。

圖4 三維參數化設計圖

3.碰撞檢測分析

通過利用Navigator設計校審和碰撞檢測。查找設計中存在的問題，優化設計空間。通過檢測碰撞，發現設計中凈空不足等問題，優化設計。

4.BIM與三維數值模擬

基于軟件的Prosteel和Proconcrete建立詳細的三維數字模型，導出到不同的三維分析軟件中，建立ANSYS、FLAC 3D等有限元模型，分析復雜節點橋梁、高大邊坡地質等應力擾動區等受力情況，指導設計與施工。

5.BIM協同設計

在項目的詳細設計過程中，采用軟件的ProjectWise平臺協同，按照不同的設計專業分配相應的權限，基于統一的服務器，確保各專業設計人員實時地共享設計信息和資源，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分析互通和服務區的車流及人流交通、預測和可視化仿真，分析項目未來的交通流量，規劃項目節點交通組織和解決方案。將VISSIM分析結果導入Bentley LumenRT進行可視化仿真模擬，用于直觀展示交通分析結果，為交通組織決策提供依據。

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字模型，合理規劃和集成化管理施工場地，減少施工用地、保證現場運輸道路通暢。

圖5 三維數字模型

4.全景漫游導覽和VR展示

針對大化百里畫廊服務區，基于Bentley LumenRT構建精細化模型建立VR仿真模型，它可以發布成獨立的exe文件用來展示。基于它的交互性，輔助方案匯報和決策。基于BIM設計成果，還可以通過網頁全景漫游導覽和交底，方便業主和施工人員更好地理解設計意圖。

四、應用效果及其創新

基于BIM技術建立數字化的BIM參數模型，將項目相關信息服務于項目的設計、施工、運營全階段?；诰哂型陚錁嬙煨畔⒌腂IM模型，設計人員可利用BIM技術的可視化優點進行三維設計交底，不僅在設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確性，從而確保工程的質量。項目的BIM應用效果及其創新點如下：

1.交旅融合BIM示范應用。項目連接巴馬長壽之鄉、紅水河百里畫廊旅游區，為貫徹交旅融合發展意見，規劃交旅融合示范達到，通過實施交旅融合總體策劃，并借助“BIM+GIS”技術優化線位方案和場地規劃，充分利用沿線自然和人文景觀資源，實現了“交通+旅游”融合及公路功能拓展。

2.推動項目綠色及品質工程建設。項目作為廣西交通運輸廳品質工程示范項目，基于“BIM+GIS”結合的三維選線統籌資源利用、提高土地利用率；結合三維水文地質充分考慮地下水減少公路建設對當地水資源環境的破壞；采用噴射植被混凝土技術，盡可能保留原有植被，避免破壞巖土自然風光；廢舊材料再循環利用，治理污染、節約資源，最終推動了項目綠色和品質工程建設。

3.助力“交通+扶貧”深度融合。項目途經3個國家級貧困縣，路線綜合考慮貧困區建設發展，貫徹實施深度貧困地區交通脫貧；基于BIM的三維可視化技術助力開發百里畫廊服務區、民俗度假村和多個鄉村旅游區，拉動當地經濟，精準扶貧；基于3S的設計管理系統，將項目沿線貧困地區地塊和拆遷信息集成到三維GIS平臺，建立貧困信息系統，助力數字脫貧。

4.公路全要素BIM集成示范應用。項目建立了道路、邊坡、橋梁、隧道、互通樞紐、服務區、收費站等三維數字化詳細模型，并將各個專業信息模型進行集成，實現了高速公路全要素對象BIM集成應用示范。