BIM技術在公路設計中的應用與展望

丁瑞鋒 王綏慶

1.西安公路研究院 陜西 西安 710065

2.西安經天交通工程技術研究所 陜西 西安 710075

引言

BIM是工程項目物理和功能特性的數字化表達，是工程項目有關信息的共享知識資源。近年來，通過公路輔助設計軟件研發企業的技術創新和推動，BIM技術在公路勘察設計階段的應用已取得了一定的進展。國產的軟件開發商也提供了一系列成熟的適應于我國國情及行業特點的BIM解決方案，實現了對公路建設項目的可視化瀏覽、檢索查詢、空間定位等功能[1]。其中，緯地BIM2.0系列可實現道路交通工程行業多專業BIM正向設計，技術人員在進行路、橋、隧、墻、交通工程等各專業三維協同設計的同時可自動構建與輸出高精度BIM模型，并可實現基于BIM模型的仿真及分析，該軟件在我國道路設計行業應用最為廣泛。

1、工程項目概況

關中環線眉縣經岐山至鳳翔公路是陜西省規劃的S107中的重要組成路段，是周邊眉縣、岐山、蔡家坡經濟技術開發區、寶雞市高新區、岐山縣及鳳翔縣周邊區域經濟發展和群眾生產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、合鳳高速等區域國省干線高速公路，同時與G342、G310、S104、S314、G344、G244等國省道相接，形成了縱橫交織的公路網絡。關中環線公路工程項目的初步設計工作，全線全面應用緯地BIM2.0系列解決方案，完成項目全專業設計工作，包括項目路線、涵洞、隧道、交通工程等正向設計與優化，自動構建項目各專業的BIM模型；基于緯地工程數字仿真平臺，以高精度BIM模型為對象，開展行車視距檢驗、運行速度分析、交通安全性評價、全項目仿真分析與評價[2]。

2、BIM技術在項目各專業的實踐

關中環線公路項目各專業總體依托緯地軟件BIM2.0系列解決方案為基礎展開，采用緯地三維道路設計系統完成道路平整設計，緯地公路與鐵路隧道設計系統，完成隧道工程設計，緯地公鐵涵洞CAD系統，完成各類涵洞通道設計、緯地交通與安全工程CAD系統完成標志、標線及各類安全設施設計。在設計過程中，隨著設計的深化及專業間傳遞，項目模型在不斷的充實與細化，項目數據與BIM模型的實時關聯，有效的提高了專業交接質量及效率。

圖1 BIM技術在公路設計中的應用

2.1 道路主體BIM正向設計

基于緯地三維道路設計系統，完成道路平縱橫設計主體工程的BIM正向設計。包括：項目主體工程設計、基于BIM平臺的實時調整優化、道路路基主體、路面、邊坡邊溝、地表等的BIM自動建模；模型屬性信息關聯等。

2.2 隧道工程BIM正向設計

基于緯地公路與鐵路隧道設計系統，完成隧道工程的BIM正向設計。包括：隧道BIM正向設計（洞門、洞身襯砌、鋼筋等模型關聯互動）；隧道整體高精度自動BIM建模；模型屬性信息關聯等。

2.3 涵洞BIM正向設計

基于緯地公鐵涵洞CAD系統完成各類涵洞、通道的BIM正向設計。包括：涵洞BIM正向設計（涵洞洞門、洞臺、涵身等模型關聯互動）；各類涵洞BIM自動建模；模型屬性信息關聯等。

2.4 交通標志、標線、安全設施BIM正向設計

基于緯地緯地交通與安全工程CAD系統完成交通標志、標線、安全設施的BIM正向設計；交通工程（包括標志、標線等）、安全設施（護欄、隔離柵）等BIM正向設計（標志、護欄等模型實時關聯互動）；標志、護欄等BIM自動建模；模型屬性信息關聯等。

2.5 道路各專業BIM成果集成

整合項目基礎數據、各專業設計成果，并集成于道路BIM模型（數據）中。包括地質數據、項目真實環境影像圖、地形地物、及上述各專業設計成果，行程項目級BIM成果，用于項目提交及后續仿真分析、安全評價等。

2.6 緯地數字交通與工程仿真平臺系統進行仿真分析與評價

基于緯地數字交通與工程仿真平臺構建了道路工程虛擬現實環境并完成以下工作：基于實時渲染技術實現高空飛行、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、車輛彎道行駛穩定性分析、運行速度分析、對向車燈眩光影響分析、標志設置合理性分析等。

3、BIM技術在公路設計中的應用展望

通過BIM技術在關中環線公路項目中各專業的實踐，對BIM技術在公路設計中的應用做出以下幾個方面的展望：

3.1 探索基于BIM技術核心的公路勘察設計流程

通過項目全專業正向設計的探索與應用，實現各專業BIM技術的有效銜接，進而實現多專業的協調設計。

3.2 改變公路設計技術手段

與傳統設計方式相比，BIM技術提供了更為直觀快捷的三維交互修改，通過BIM端的調整與優化，可實現一處修改，處處更新，且修改效果所見及所得。為專業間交接、項目各類型評價、技術交底等提供了更為直觀快捷的方式。

3.3 顯著提高工程設計質量

BIM技術為工程提供了更為直觀快捷的設計方式，為精細化設計創造了更好設計條件，技術人員可基于各專業設計成果的基礎上，對方案進行進一步優化，從而促進設計方案的深度優化，實現工程設計質量的顯著提高。

結束語

BIM技術在道路工程設計中的應用，不僅是設計工具和展示方式上的創新，更多的是設計思維的拓展。通過對公路項目全專業的BIM正向設計，實現道路工程設計與BIM理念的探索與融合。借助BIM技術可視性、協調性、聯動性及可模擬性等特點，不斷優化道路設計過程、分析評價方式、成果提交形式，從而實現設計及工程質量的不斷提高。