江西上浦高速公路设计阶段中的BIM技术应用探究

（中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北武汉 430061）

一、概述

公路工程信息模型，是利用数字技术存储和传递工程结构及构造特征，以3D模式直观表述的工程数字化产品，并以此为载体，在公路工程规划、勘察设计、施工、运维乃至改造与拆除等全生命期内协同工作的过程和结果。基于此，笔者依托实际工程，探讨设计阶段BIM模型的应用，为公路工程BIM技术的应用提供相关经验与思路。

二、公路模型体系建立

公路工程项目模型由模型单元组成。模型单元由构造物、主体结构、附属系统和构件四大类组成。其中，构造物是项目模型的组成部分，由主体结构、附属系统和构件组成；主体结构是构造物的主体组成部分，由子结构或构件组成；附属系统是构造物的附属组成部分，由子系统或构件组成；构件是构造物、空间结构、功能系统的组成部分，亦可由子构件组成。

三、BIM模型在设计阶段的应用

笔者以江西上饶至福建浦城高速公路BIM应用为例，介绍BIM技术解决高速公路应用中的几个关键问题，为BIM技术在高速公路中的具体应用提供相关参考。

（一）工程概况

G3W山东德州至上饶国家高速公路延伸线上饶至浦城高速公路起点与德上高速公路相接，并与G60沪昆高速公路互通相连，终点与G3京台高速公路相接。该项目主线采用双向四车道高速公路技术标准，设计速度为100km/h，路基宽度为26m。

（二）道路场区汇水分析

上饶至浦城高速公路位于内陆亚热带湿润气候，所经区域属信江水系，路线由南向北，经过赣东丘陵岗地地形，以信江的二三级支流为主，路线带内山间溪流发育，区内主要的河流有信江河、棠岭港、十五都港、珠溪河等，以及红星水库、岭底水库、孙坞水库等中型水库。鉴于该高速公路区域在雨季河流暴涨暴落，排水压力大，对路基稳定性、行车安全性影响较大，该项目在设计时首先分析了该区域的汇水，三维场地包含完整的GIS信息，在三维场地上任意点选可以模拟该点的水流方向，分析整体场地汇水，能直观的看到地表径流的汇水方向。

通过对场区汇水情况的分析，可以清楚地了解场地水流的走向，在渠道改移设计中，为渠道的选线及纵坡的确定提供帮助。场区汇水分析如图1所示。

（三）路线方案比选

在路线多方案比选中采用BIM技术，同时三维展示推荐线位和比较线位，对比效果一目了然。在多方案比选过程中，通过全方位反映桥隧构造物、填挖方规模、高填深挖工点、土石方工程量、征地拆迁等方面的情况，全方位评估选择的路线方案，快速选出路线里程短、造价低的方案，既缩短了隧道长度，减

图2 路线方案比选

图1场汇水分析少了岩溶地段的不良地质影响，又减少了基本农田的侵占，获得了质量、造价的双优化。路线方案比选如图2所示。

（四）桥下净空检查

基于三维实景环境，全面核查上饶东枢纽等立交桥下净空。立交枢纽设计由于其线形较为复杂，空间相互交错。传统的二维设计在立交纵断面拉坡过程中，控制点选取较为保守，桥下净空会留有大量空间，增加项目工程量。通过采用BIM技术进行辅助设计，可以优化线形，减少因保守带来的工程量浪费，并通过三维可视性检查调整后的净空高度是否满足规范要求。桥下净空检查如图3所示。

图3 桥下净空检查

（五）公路BIM模型校审

团队研发了一套供设计人员和各级管理人员使用的BIM协同设计管理系统。当设计人员完成设计阶段BIM工作后，可利用平台进行设计成果的审核工作，通过对Autodesk设计工具进行二次开发，平台接到审核申请后，将按项目-专业新建审核流程，并自动将设计人员完成的BIM模型、图纸、相关表格等设计成果，自动转换成便于BIM设计审核的Autodesk Navisworks或Autodesk Revit格式文件链接在审核流程上。

设计成果经过审核后，进入BIM模型交付展示平台，业主和各级管理人员经认证身份后可以通过多种终端登陆该系统查看成果展示。BIM模型三维校审如图4所示。

图4 黄塘丰溪河特大桥BIM模型三维校审

（六）可视化交底

传统的设计交底主要采用“图纸+文字”的形式，施工人员或者其他第三方人员难以快速准确地领会设计意图，交底效果较差。如今，人们已不再满足于平面和静态的数据可视化视觉体验，而是想要更深入地理解一份数据，传统的数据可视化图表已不再是唯一的表现形式，现代媒介和技术的多样性，使数据感知的方式也更加多元。由于该项目路线长，桥隧多，通过平面信息很难全面表达整体信息，导致施工交底不直观，效果较差。为此，该项目在设计过程中，采用BIM技术建立了企业级的工艺工法库，辅助设计阶段重要工艺工法向施工等环节移交。利用Navisworks集成模型和图纸信息可视化设计交底，使相关工程人员能更加深入理解设计意图及设计信息，减少表达误差，提高交底效果。

四、结语

笔者结合上饶至浦城高速公路项目，依托自主开发的希迪BIM设计云平台及BIM设计生产管理系统，搭建了一条从设计到校审的完整路径，该技术的优点和要点如下。

通过BIM技术，将相关BIM信息模型参数应用于高速公路综合设计、方案比选和碰撞检查、可视化交底等高速公路全设计周期阶段，表明BIM技术在公路设计中具备了很强的适应性，进一步验证了BIM技术在道路设计总流程方面的优势。

由于目前BIM软件的限制，各家BIM软件公司所建立的模型并不能在完全保留原有模型信息的基础上，实现模型及信息的无差别相互转化，导致BIM技术在公路行业设计阶段的应用优势并未完全体现。但总体来说，BIM技术能够极大地改善设计的质量、提高设计效率，降低项目总体成本，为项目后期的运营维护提供有力的支撑。