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探讨公路工程设计阶段BIM技术的运用

2020-09-16 181 上传者：管理员

摘要：分析了BIM技术在阳城县阳礼互通立交工程设计过程中的应用，通过实证分析BIM技术在公路工程设计阶段的应用方式，为公路工程设计提供案例参考，促进我国公路工程设计技术的发展。

关键词：
BIM
公路工程设计
公路水路运输
应用方式
设计技术
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Building Information Modeling简称BIM，全称建筑信息建模，是一种建模技术，以数据信息为基础，将数据信息以模型模拟的方式呈现，这种技术以实际数据为基础，但是展现又更为直观，最早是应用于建筑行业，随着技术的发展，各个行业看到BIM技术的优势之后，先后将BIM技术应用于本行业，尤其是公路工程，在设计之初往往都会利用BIM技术进行建模，方便设计出更加合理的公路路线方案。

1、BIM技术在我国公路工程设计中的应用现状

BIM技术1998年才引进我国，到2005年，经过8年的理论和技术研究与本土化之后才逐渐在我国建筑工程行业得到应用，又经过将近5年的实践与总结之后才开始逐渐应用于各个行业，目前BIM技术已经在我国开始进入快速发展和普及应用的阶段，尤其在公路工程领域，对BIM技术的应用更是开始呈现刚需状态。

现阶段我国的公路工程修建受到地理环境的影响越发严重，尤其是在我国中西部山区，受交通影响，经济发展缓慢，不利于国家经济政策的落实，为了促进落后地区的经济发展，国家调拨了大量的人财物力投入到这些偏远地区的公路修建上，受地形地势以及气候的影响，工程方案设计难度非常高，而BIM技术在公路工程领域的应用，让公路工程方案设计变得更加简单明了。虽然目前我国公路工程设计领域对BIM技术的应用仍然达不到建筑领域的BIM技术应用水平，但是随着时间的推移，BIM技术在公路工程设计方面进行突破性的技术创新是必然的。

2、公路工程BIM设计软件介绍

由于各个领域对BIM技术的应用方法和方式不同，所以衍生出各种BIM设计软件，各种不同的设计软件的侧重点也有不同，在公路工程设计领域，由于受不同地形与环境的影响，对软件的要求也就不同，甚至大多时候一个公路工程的设计在使用BIM进行建模是需要多个BIM软件配合才可以实现，近年来，国际上实力强劲的软件公司整合公路工程设计工作对BIM软件的需求之后，推出了一系列的专业BIM建模软件，见图1。

图1BIM软件类别统计

3、公路工程的设计特点

公路工程作为线形工程，设计本身的体量是非常大的，按照地形划分包含道路工程、隧道工程、桥梁工程等多方面，公路工程设计方案需要统筹不同地形地势、环境、地址、水文等因素，最终形成一个复杂而有系统的三维设计，将大量信息经过整合后进行模拟画面呈现，这个过程中需要攻克大量信息收集整理和建模技术等多方面问题，详细而言，公路工程所涉及到的构造物见图2。

图2公路工程所涉及到的构造物

这里需要特别强调的是，BIM技术的建模是由多个过程组成的，尤其是在建模成像的环节，需要消耗大量的时间，而且地形勘测大多是人工完成，初期勘探的数据如果有缺漏和不准确的问题，这就要求BIM需要根据每次勘测的实际结果进行调整，直至最终完成准确的设计方案。

另外，BIM在进行建模模拟的时候，除了要将工程主体以模型的形式呈现，还要对前期准备工作、施工方案、物料搭配等多方面进行整合。

4、BIM技术在公路工程设计阶段的重要作用

在公路工程项目设计之初就全线采用BIM技术，完整的通过BIM技术将项目涉及的跨河桥、高边坡、互通式立交通过建模进行呈现。通过运用BIM技术对全线路段工程进行模拟，项目在方案设计阶段就跃然眼前，将项目的策划、设计和施工等多个环节进行整合，清楚地表达出了建设方的修建意图，在设计阶段就为工程的顺利、安全实施提供了技术保障，直接提高了公路设计水平与管理水平，更是将公路设计推进到信息化时代。

5、BIM在公路工程设计中的应用分析

5.1案例介绍

阳城县阳礼互通立交工程位于阳城县城西北部，属于大县城规划范围，是阳城县“十三五”期间重点的基础设施建设项目之一，本项目为双苜蓿叶全互通式立体交叉，含新(改)建路线全长8.059km。其中:新建主线(YL主线)长1.353km，改建被交路陵沁线(LQ线)长1.462km，新建匝道6条(C,D,E,F,G,H)长5.244km。主线和被交路设计速度60km/h，路基宽度21m，双向四车道;匝道设计速度40km/h，路基宽度10.5m，单向双车道;桥涵荷载等级为公路—Ⅰ级。

5.2技术标准

通过对项目沿线进行实地调查、资料收集，并充分咨询了沿线地方政府的意见，在此基础上结合地形地势提出最终的施工设计方案主线，设计为双向四车道、主线二级公路技术标准。工程设计的核心难点在于迎宾大道西南方向的复式立交桥设计，结合当地水文、地势等自然因素综合考虑之后定出最终设计方案，如图3所示。

图3阳城县阳礼互通立交工程设计模型

被交路LQ线为第一层，起点位于陵沁线中李丘村附近，起点桩号为LQK0+000，对应陵沁线桩号为K121+040(坐标为X-3931620.148,Y-626184.091)，终点位于陵沁线王曲村附近，终点桩号为LQK1+462.122，对应陵沁线桩号为K122+500(坐标为X-3932468.055,Y-626050.812)，被交线(LQ线)全长1.462km。

该路段设计为60km/h，路基宽度16.5m。具体断面见图4。

图4第一层路段断面

两条左转定向迂回匝道，位于第二层。其中:C匝道长1360m，连接沁水(西河)方向和迎宾大道，设西小河顺河桥、C匝道1号桥、C匝道2号桥(其中:西小河顺河桥和C匝道1号桥主要是为避免侵占河道影响河道行洪而设置;C匝道2号桥为跨线桥，第二跨上跨西小河、第三跨上跨H匝道和LQ线、第四跨上跨D匝道);D匝道长711.007m，连接阳城县城和演礼方向，设D匝道桥一座，为跨线桥，第七跨上跨LQ线，第八跨上跨C匝道和西小河。

该路段设计为40km/h。具体断面见图5。

图5第二层路段断面图

本项目YL主线为第三层，起点位于迎宾大道K1+230处，起点桩号为YLK0+000(坐标为X-3932999.835,Y-626162.699)，终点接演礼快速通道主线起点，终点桩号为YLK1+352.558(坐标为X-3931879.867,Y-625405.951),YL主线全长1.353km。设YL主线1号桥和2号桥(其中1号桥为跨线桥，第11跨上跨F匝道，第12跨上跨D匝道，第13跨上跨LQ线和H匝道，第14跨上跨西小河，第15跨上跨C匝道)。

该路段设计为90km/h，路基宽度16.5m。具体断面如图6所示。

图6第三层路段断面

5.3项目建模

1)创建道路中心线。

利用Civil3D软件路线创建工具创建路线，见图7。

图7Civil3D创建路线操作截图

2)创建设计纵断面。

路线创建完毕后要进行纵断面设计，利用Civil3D创建的纵断面更容易解决复杂项目设计，如图8所示。

图8Civil3D纵断面设计图

3)创建装配。

通过IF语句对不同填挖情况设计不同装配，之后将创建好的装配导入Civil3D中，作为需要使用的装配，见图9。

图9模拟装配效果图

4)可视化道路展示。

根据创建好的道路平、纵、横数据，创建道路模型曲面，将道路路线模型导入Infraworks软件中，展示更真实的样式，见图10。

图10工程效果建模

6、结语

公路工程的修建是直接关系国计民生的重要工程，BIM技术的引进，让公路工程设计更直观，缩短了公路工程项目的设计周期。是走在时代前沿的高水平技术，BIM技术在公路工程设计阶段的应用直接简化方案设计流程，缩短了方案设计时间，为促进我国公路网建设起到了巨大的积极作用。本文重点分析了BIM技术在公路工程设计阶段的应用，促进BIM技术在公路工程领域的更深层次的应用。

参考文献：

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