談BIM技術在公路工程設計階段的應用

郭 少 云

(晉城市群力公路勘察設計有限公司，山西 晉城 048026)

Building Information Modeling簡稱BIM，全稱建筑信息建模，是一種建模技術，以數據信息為基礎，將數據信息以模型模擬的方式呈現，這種技術以實際數據為基礎，但是展現又更為直觀，最早是應用于建筑行業，隨著技術的發展，各個行業看到BIM技術的優勢之后，先后將BIM技術應用于本行業，尤其是公路工程，在設計之初往往都會利用BIM技術進行建模，方便設計出更加合理的公路路線方案。

1 BIM技術在我國公路工程設計中的應用現狀

BIM技術1998年才引進我國，到2005年，經過8年的理論和技術研究與本土化之后才逐漸在我國建筑工程行業得到應用，又經過將近5年的實踐與總結之后才開始逐漸應用于各個行業，目前BIM技術已經在我國開始進入快速發展和普及應用的階段，尤其在公路工程領域，對BIM技術的應用更是開始呈現剛需狀態。

現階段我國的公路工程修建受到地理環境的影響越發嚴重，尤其是在我國中西部山區，受交通影響，經濟發展緩慢，不利于國家經濟政策的落實，為了促進落后地區的經濟發展，國家調撥了大量的人財物力投入到這些偏遠地區的公路修建上，受地形地勢以及氣候的影響，工程方案設計難度非常高，而BIM技術在公路工程領域的應用，讓公路工程方案設計變得更加簡單明了。雖然目前我國公路工程設計領域對BIM技術的應用仍然達不到建筑領域的BIM技術應用水平，但是隨著時間的推移，BIM技術在公路工程設計方面進行突破性的技術創新是必然的。

2 公路工程BIM設計軟件介紹

由于各個領域對BIM技術的應用方法和方式不同，所以衍生出各種BIM設計軟件，各種不同的設計軟件的側重點也有不同，在公路工程設計領域，由于受不同地形與環境的影響，對軟件的要求也就不同，甚至大多時候一個公路工程的設計在使用BIM進行建模是需要多個BIM軟件配合才可以實現，近年來，國際上實力強勁的軟件公司整合公路工程設計工作對BIM軟件的需求之后，推出了一系列的專業BIM建模軟件，見圖1。

3 公路工程的設計特點

公路工程作為線形工程，設計本身的體量是非常大的，按照地形劃分包含道路工程、隧道工程、橋梁工程等多方面，公路工程設計方案需要統籌不同地形地勢、環境、地址、水文等因素，最終形成一個復雜而有系統的三維設計，將大量信息經過整合后進行模擬畫面呈現，這個過程中需要攻克大量信息收集整理和建模技術等多方面問題，詳細而言，公路工程所涉及到的構造物見圖2。

這里需要特別強調的是，BIM技術的建模是由多個過程組成的，尤其是在建模成像的環節，需要消耗大量的時間，而且地形勘測大多是人工完成，初期勘探的數據如果有缺漏和不準確的問題，這就要求BIM需要根據每次勘測的實際結果進行調整，直至最終完成準確的設計方案。

另外，BIM在進行建模模擬的時候，除了要將工程主體以模型的形式呈現，還要對前期準備工作、施工方案、物料搭配等多方面進行整合。

4 BIM技術在公路工程設計階段的重要作用

在公路工程項目設計之初就全線采用BIM技術，完整的通過BIM技術將項目涉及的跨河橋、高邊坡、互通式立交通過建模進行呈現。通過運用BIM技術對全線路段工程進行模擬，項目在方案設計階段就躍然眼前，將項目的策劃、設計和施工等多個環節進行整合，清楚地表達出了建設方的修建意圖，在設計階段就為工程的順利、安全實施提供了技術保障，直接提高了公路設計水平與管理水平，更是將公路設計推進到信息化時代。

5 BIM在公路工程設計中的應用分析

5.1 案例介紹

陽城縣陽禮互通立交工程位于陽城縣城西北部，屬于大縣城規劃范圍，是陽城縣“十三五”期間重點的基礎設施建設項目之一，本項目為雙苜蓿葉全互通式立體交叉，含新(改)建路線全長8.059 km。其中：新建主線(YL主線)長1.353 km，改建被交路陵沁線(LQ線)長1.462 km，新建匝道6條(C,D,E,F,G,H)長5.244 km。主線和被交路設計速度60 km/h，路基寬度21 m，雙向四車道；匝道設計速度40 km/h，路基寬度10.5 m，單向雙車道；橋涵荷載等級為公路—Ⅰ級。

5.2 技術標準

通過對項目沿線進行實地調查、資料收集，并充分咨詢了沿線地方政府的意見，在此基礎上結合地形地勢提出最終的施工設計方案主線，設計為雙向四車道、主線二級公路技術標準。工程設計的核心難點在于迎賓大道西南方向的復式立交橋設計，結合當地水文、地勢等自然因素綜合考慮之后定出最終設計方案，如圖3所示。

被交路LQ線為第一層，起點位于陵沁線中李丘村附近，起點樁號為LQK0+000,對應陵沁線樁號為K121+040(坐標為X-3 931 620.148,Y-626 184.091)，終點位于陵沁線王曲村附近，終點樁號為LQK1+462.122, 對應陵沁線樁號為K122+500(坐標為X-3 932 468.055,Y-626 050.812)，被交線(LQ線)全長1.462 km。

該路段設計為60 km/h，路基寬度16.5 m。具體斷面見圖4。

兩條左轉定向迂回匝道，位于第二層。其中：C匝道長1 360 m，連接沁水(西河)方向和迎賓大道，設西小河順河橋、C匝道1號橋、C匝道2號橋(其中：西小河順河橋和C匝道1號橋主要是為避免侵占河道影響河道行洪而設置；C匝道2號橋為跨線橋，第二跨上跨西小河、第三跨上跨H匝道和LQ線、第四跨上跨D匝道)；D匝道長711.007 m，連接陽城縣城和演禮方向，設D匝道橋一座，為跨線橋，第七跨上跨LQ線，第八跨上跨C匝道和西小河。

該路段設計為40 km/h。具體斷面見圖5。

本項目YL主線為第三層，起點位于迎賓大道K1+230處，起點樁號為YLK0+000(坐標為X-3 932 999.835,Y-626 162.699)，終點接演禮快速通道主線起點，終點樁號為YLK1+352.558(坐標為X-3 931 879.867,Y-625 405.951)，YL主線全長1.353 km。設YL主線1號橋和2號橋(其中1號橋為跨線橋，第11跨上跨F匝道，第12跨上跨D匝道，第13跨上跨LQ線和H匝道，第14跨上跨西小河，第15跨上跨C匝道)。

該路段設計為90 km/h，路基寬度16.5 m。具體斷面如圖6所示。

5.3 項目建模

1)創建道路中心線。

利用Civil3D 軟件路線創建工具創建路線，見圖7。

2)創建設計縱斷面。

路線創建完畢后要進行縱斷面設計，利用 Civil3D創建的縱斷面更容易解決復雜項目設計，如圖8所示。

3)創建裝配。

通過IF語句對不同填挖情況設計不同裝配，之后將創建好的裝配導入Civil3D中，作為需要使用的裝配，見圖9。

4)可視化道路展示。

根據創建好的道路平、縱、橫數據，創建道路模型曲面，將道路路線模型導入 Infraworks 軟件中，展示更真實的樣式，見圖10。

6 結語

公路工程的修建是直接關系國計民生的重要工程，BIM技術的引進，讓公路工程設計更直觀，縮短了公路工程項目的設計周期。是走在時代前沿的高水平技術，BIM技術在公路工程設計階段的應用直接簡化方案設計流程，縮短了方案設計時間，為促進我國公路網建設起到了巨大的積極作用。本文重點分析了BIM技術在公路工程設計階段的應用，促進BIM技術在公路工程領域的更深層次的應用。