董家口港區疏港一路與子信路互通立交BIM技術應用

董建勛，王召強，徐玉曉，鄒淑國

(青島市市政工程設計研究院有限責任公司，山東 青島 266061)

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是建立在三維數字技術的基礎上，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型。近年來，隨著BIM技術在建筑領域廣泛應用，BIM技術被廣泛被應用到公路、鐵路、橋梁、軌道交通、水利水電等多個領域，相比于傳統的二維+效果圖表達方式，BIM技術具有數據準確性、動態可視性、交互協同性、碰撞檢查分析、輔助出圖等多項優點，BIM理念和技術已經逐漸成為路橋建設行業的發展方向。

1 工程概況

疏港一路與子信路立交位于山東省青島市董家口港區與臨港產業區的交界，背靠規劃物流園區，向南通過疏港一路銜接遠期棋子灣作業區，是規劃疏港兩橫三縱路網體系的幾何中心，是港區、物流園區、臨港產業區的樞紐轉換節點。

疏港一路是港區重要的南北向集疏運通道，子信路上跨疏港鐵路，承擔著港區東西向快速聯系。

立交總體方案設計為雙環定向匝道全互通立交，立交總體布設三層。結合交通預測結果，子信路西向與疏港一路南北向左轉聯系采用環形匝道實現；子信路東向與疏港一路南北向左轉聯系采用標準相對較高的定向匝道實現；右轉匝道均采用定向匝道形式銜接。

因疏港鐵路與規劃道路交叉，為解決疏港鐵路對子信路的阻隔，子信路需進行上跨鐵路設計，增加了立交的層數及高度。

疏港一路工程總體實施范圍南北長約1 970 m，其中橋梁段長約831.4 m引橋兩側設計為自然放坡形式。疏港一路主線跨線橋設計上下行分幅，分幅間距1 m，單幅橋寬24 m，跨線橋布設為雙向十車道，其中主線采用雙向六車道，輔路采用雙向四車道，主線橋梁標準橫斷度面寬為32 m。

子信路工程總體實施范圍東西長約1 512.42 m，其中橋梁段長約543.74 m，西段引橋兩側為擋墻結構形式；東端引橋兩側設計為自然放坡形式。子信路主線橫斷面布設為雙向八車道，橋梁分幅設置，主線橋梁標準橫斷度面寬為35.5 m。

2 BIM在方案設計階段應用

2.1 方案比選

通過建立不同方案類型的互通立交可視化三維模型，進行總體方案的比選。

利用BIM設計軟件將設計成果實現三維呈現，展現不同方案立交交通組織、立交方案對周邊鐵路及管廊的影響，通過方案比選，推薦滿足規范、用地指標等多項影響因素的最優方案。

2.2 基礎建模

(1)模型可視化漫游展示

利用Roadleader5.0、交通設施、Revit Structure 2016等多種軟件，實現了立交總體、橋梁結構、道路、交通、管線、景觀及附屬工程的三維協同設計。

通過構建的三維橋梁模型，直觀與高效地展現立交橋梁結構的復雜設計，給橋梁三維建模帶來了一種新思路，讓橋梁設計更加直觀、簡潔、高效。

利用Revit Structure 2016、Roadleader5.0兩種BIM軟件相結合，實現規劃鐵路和橋梁結構平、縱、橫各方向關系的核查，滿足鐵路限界要求的同時，對鐵路列車行駛視距有效評價。

(2)橋梁結構參數化建模、族庫開發建設

通過在Revit Structure 2016中創建參數化橋梁部件族，可以方便快捷的進行修改調整，極大提高了設計效率和質量。

將不同Revit族按照特性、參數等屬性分類歸檔，逐步積累和形成企業自己獨有的族庫，形成生產力，方便快捷地在其他類似工程中調用。

2.3 拓展應用

(1)鋼筋鋼束碰撞檢查及優化

預應力箱梁縱橫向均布設有大量預應力鋼束，且各自按照受力需要存在多處彎起，二維設計難以精確定位相互關系，沖突碰撞幾乎難以避免，本工程中創造性采用Revit MEP功能模擬縱橫向鋼束，可及時進行碰撞檢查，避免后期變更調整，并可提取每條鋼束三維坐標提供現場精確放樣使用。

采用自定義鋼筋的形式，利用REX2016插件，將鋼束視為依附于腹板主梁的鋼筋，可以快速實現縱橫向鋼束和普通鋼筋的同步建模、同步碰撞檢查。

通過構建三維模型、配合碰撞檢查，可以大大提高圖紙設計質量，減少工程后期變更，并精確統計工程量。

將典型上部結構鋼束鋼筋三維模型進行優化、完善，制作成三維漫游展示動畫，可用于向業主匯報和施工單位進行技術交底。

(2)三維地質建模(地質信息數據庫)及分析計算

工程場區局部地形起伏較大，地質變化劇烈，但是由于各種原因不可能直接勘測到所有的地質細節。BIM建模過程中以傳統地勘探孔資料為基礎，構建三維地質模型用以提高設計精確性和安全性，減少后期變更。

基于GEO5軟件，實現地質分層的三維可視化，相對精確的提取任意點地質數據、任意線地質剖面；協助構筑物選址，避讓地質隱患，并快捷得進行分析計算；形成成套有機融合且可不斷更新的數據庫平臺，場區相關項目均可貢獻數據和獲取信息。

在已經構建的三維地質模型基礎上，可以在任意點進行各類基礎驗算，在任意線進行擋墻、邊坡分析。

2.4 上部結構分析計算與出圖算量一體化

利用Revit強大的導出導入功能，可以實現將導出的三維數據無縫導入到Midas Civil等專業有限元軟件進行三維結構分析計算，大大簡化了三維分析模型的建模工作，極大提高了結構分析計算效率。

充分應用BIM理念，最大化利用數據價值，實現數據聯動，以分析計算為核心，優化了模板、鋼束出圖流程，極大提高了效率。上部結構鋼束立面圖、大樣圖、坐標控制表、工程量統計表均一鍵導出，簡單整理即可出圖。初步實現了計算完成則鋼束圖紙基本完成，建模完成則工程量同步完成的目標。

相比于傳統流程，可縮短約35%的設計時間，大幅縮短了鋼束繪圖時間，圖紙內容和數據由軟件生成，避免了人工制圖可能的錯漏碰缺。

表1 一聯典型橋梁上部結構設計時間比較

2.5 基于Dynamo、Revit的橋梁建模功能二次開發

通過可視化編程軟件Dynamo及Revit的API接口的結合，進行Revit軟件橋梁建模功能的二次開發。實現了Revit平臺下的個性化橋梁建模，解決了異形橋梁組件構件、空間曲線橋梁快速建模等技術難點。

2.6 其他應用

利用交通設施3.1設計軟件，優化完善交通工程內容的細節處理，實現交通設施設計的科學性及合理性。

與道路工程協同設計，布設給水、 排水、 燃氣、熱力等各類市政管線。除進行傳統的碰撞檢查外，還可自動調整管線之間、管線與構筑物之間的水平、豎向間距及埋深、坡度等；根據管線容量設計檢查井、閥門等結構的造型。

通過對工程進行三維可視化設計，對工程沿線配置標志標線、車行護欄、路燈、景觀綠化等附屬設施，實現三維設計的真實性。

結合建立的三維模型，利用UC-winroad軟件的模擬駕駛功能，實現對總體方案平縱指標、視距等的優化完善。

3 結束語

(1)設計協同——在本工程中，各專業之間通過BIM技術實現無縫的協同設計，在快速建立三維模型的基礎上，實現了總體方案的展示、橋梁結構的分析、管線的三維檢查，實現了傳統的二維向三維設計、粗放型設計向精細化設計的轉變，并通過設計成果的實時優化與評價，提升了工程設計的效率、科學性及合理性。

BIM技術在建筑行業的運用日趨成熟，并帶來了革新性的變化，雖在市政基礎設施建設中的應用尚處于起步階段、困難重重，但BIM的理念與技術在市政基礎中的協同設計、碰撞檢查、動態調整、三維評價的應用讓工程建設及管理更為科學、合理、高效。

(2)信息化——本工程結構設計中，深入理解BIM理念，凸顯了BIM中“I”的核心價值。

(3)軟件、數據互通——綜合實現多種軟件的互導互通，充分實踐了“BIM技術是通過一系列數據信息軟件的交互來實現”的技術路線及應用理念。