深(shen)圳梅(mei)觀高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)清湖南(nan)段市(shi)政道(dao)(dao)(dao)路(lu)(lu)(lu)(lu)工程(cheng)位于深(shen)圳市(shi)中(zhong)部(bu)綜合組團，為(wei)高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)市(shi)政化(hua)改(gai)造(zao)項目，路(lu)(lu)(lu)(lu)線全長約(yue)8.5km，共設(she)置互通式立交8處，橋(qiao)梁37座，景觀天橋(qiao)11座，兩側輔道(dao)(dao)(dao)設(she)綜合管廊(lang)總長約(yue)17.6km，總投資約(yue)95.9億(yi)元。項目采(cai)用城市(shi)快速(su)(su)路(lu)(lu)(lu)(lu)標準(zhun)(zhun)，雙向8車(che)道(dao)(dao)(dao)主(zhu)(zhu)路(lu)(lu)(lu)(lu)，設(she)計(ji)速(su)(su)度80km/h；雙向6車(che)道(dao)(dao)(dao)輔路(lu)(lu)(lu)(lu)，設(she)計(ji)速(su)(su)度40km/h；標準(zhun)(zhun)斷(duan)面(mian)總寬為(wei)90m。本次設(she)計(ji)內容主(zhu)(zhu)要分為(wei)兩部(bu)分，一是原高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)改(gai)造(zao)擴建為(wei)城市(shi)快速(su)(su)路(lu)(lu)(lu)(lu)主(zhu)(zhu)路(lu)(lu)(lu)(lu)，二是兩側新建城市(shi)快速(su)(su)路(lu)(lu)(lu)(lu)的輔道(dao)(dao)(dao)。

項目地(di)處城(cheng)市成(cheng)熟區(qu)域，面臨景觀(guan)要求高、征地(di)拆遷困難(nan)、沿線用地(di)受限、路網(wang)密(mi)度大，且交通繁(fan)忙、建設(she)周期(qi)短(duan)、協調難(nan)度大、施工(gong)交通組(zu)織復(fu)雜(za)等突出問題。如何在項目實施過程(cheng)中減少社會影響，提高工(gong)程(cheng)質量和效(xiao)率，成(cheng)為深圳市交委關(guan)注的(de)焦點。BIM技(ji)術以(yi)其可視性(xing)(xing)、協調性(xing)(xing)、模擬性(xing)(xing)、優化性(xing)(xing)等特點，為本項目復(fu)雜(za)難(nan)題的(de)解決提供了(le)良好的(de)幫助(zhu)。

本文(wen)結合(he)梅觀高速公路清湖南(nan)段市政(zheng)道路工程,研究和(he)探索BIM技術在公路市政(zheng)領域設計階段的(de)應用價值。

基礎環境的構建

1.實景(jing)模型的構建

本(ben)項目采用無(wu)人機傾斜攝影測量技術(shu)，進行(xing)全線(xian)實(shi)景(jing)數(shu)據的獲取(qu)，并在沿線(xian)布設(she)58個高(gao)(gao)精(jing)度(du)相控點，提(ti)高(gao)(gao)實(shi)景(jing)模型(xing)的精(jing)度(du)，最終應用Context Capture軟件構建項目區域高(gao)(gao)精(jing)度(du)實(shi)景(jing)模型(xing)28G（相當于1：1000地形(xing)圖的精(jing)度(du)）。

地質模型

2.地質模(mo)型(xing)的構(gou)建

對(dui)于(yu)大型綜(zong)合市(shi)政工(gong)程設(she)(she)計而言，除(chu)了地(di)形(xing)、地(di)貌、城市(shi)環境以外，地(di)質(zhi)條件也是關乎設(she)(she)計質(zhi)量的重要影(ying)響(xiang)(xiang)因素(su)，對(dui)路(lu)基(ji)、護坡(po)道、橋(qiao)墩基(ji)礎的設(she)(she)計都有(you)較大影(ying)響(xiang)(xiang)。本項目通(tong)過基(ji)于(yu)MicroStation平臺研發地(di)質(zhi)建(jian)模(mo)工(gong)具集，基(ji)于(yu)勘探的原始鉆孔數(shu)據、地(di)質(zhi)剖面圖(tu)、地(di)質(zhi)平面圖(tu)、地(di)形(xing)圖(tu)等(deng)數(shu)據，快速(su)構建(jian)項目區域三維地(di)質(zhi)模(mo)型。

3.管線模(mo)型的構建

市政項(xiang)目建設環境非(fei)常(chang)復(fu)雜，尤其是地(di)下環境，常(chang)常(chang)受錯綜復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)地(di)下管(guan)(guan)線(xian)(xian)等設施(shi)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)約，而這(zhe)類項(xiang)目常(chang)常(chang)需要(yao)向地(di)下要(yao)空(kong)間。針對這(zhe)一問題(ti)，項(xiang)目組以Subsurface Utilities研發工具集(ji)，根據物探資料，精確完整(zheng)構建地(di)下管(guan)(guan)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)BIM模(mo)型，準確清(qing)晰定(ding)位管(guan)(guan)線(xian)(xian)位置，為項(xiang)目的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)線(xian)(xian)遷移、管(guan)(guan)廊方(fang)案布設與優化(hua)提供(gong)強(qiang)有(you)力的(de)(de)(de)(de)支撐。

三維環境模型

4.基(ji)礎環境(jing)模型(xing)集成(cheng)

最(zui)后(hou)，將實景模型、三維地質模型、地下管線現狀模型集成,形成精確的項目(mu)基礎(chu)環境模型,作為BIM設計的關鍵基礎(chu)。

BIM設計

1.道路設計

項(xiang)目(mu)路(lu)(lu)(lu)線走向受兩側用地限制，路(lu)(lu)(lu)網密度大且(qie)交通(tong)繁忙，雙向8車(che)道主(zhu)路(lu)(lu)(lu)為(wei)原(yuan)高速公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)改造(zao)擴建的城市(shi)快速路(lu)(lu)(lu)，雙向6車(che)道輔(fu)路(lu)(lu)(lu)為(wei)新建城市(shi)快速路(lu)(lu)(lu)的輔(fu)道。為(wei)了(le)滿足項(xiang)目(mu)需求(qiu)和我(wo)國公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)市(shi)政道路(lu)(lu)(lu)設計(ji)規(gui)范，項(xiang)目(mu)組以(yi)Open Roads Designer道路(lu)(lu)(lu)設計(ji)軟件(jian)為(wei)基(ji)礎，建立參數化標準(zhun)橫(heng)(heng)斷面模板庫，并通(tong)過(guo)自主(zhu)研發道路(lu)(lu)(lu)設計(ji)工具，快速完成(cheng)全(quan)線復雜路(lu)(lu)(lu)段平、縱(zong)、橫(heng)(heng)斷面及三維道路(lu)(lu)(lu)(包含路(lu)(lu)(lu)基(ji)、路(lu)(lu)(lu)面、護(hu)坡道、護(hu)欄(lan)等)BIM模型(xing)設計(ji)和構建，并自動計(ji)算道路(lu)(lu)(lu)土(tu)石方數量。

三維橋梁設計

2.橋(qiao)梁BIM設計

項(xiang)(xiang)目(mu)全(quan)線共(gong)設橋(qiao)梁(liang)37座，大(da)部分位于互(hu)通式(shi)立交區域，結(jie)構(gou)形(xing)式(shi)多樣，上部涵蓋鋼箱(xiang)(xiang)梁(liang)、鋼—混(hun)(hun)凝(ning)土組(zu)合梁(liang)、預應力混(hun)(hun)凝(ning)土變截面箱(xiang)(xiang)梁(liang)等(deng)(deng)復(fu)雜結(jie)構(gou)，下(xia)部有(you)花(hua)瓶(ping)墩(dun)(dun)、門(men)架墩(dun)(dun)、墻式(shi)墩(dun)(dun)等(deng)(deng)復(fu)雜異(yi)(yi)型(xing)(xing)結(jie)構(gou)。針對本項(xiang)(xiang)目(mu)的(de)(de)橋(qiao)型(xing)(xing)特(te)點及(ji)設計要求(qiu)，項(xiang)(xiang)目(mu)組(zu)基(ji)于Open Roads Designer的(de)(de)參數化(hua)設計技術，建立橋(qiao)墩(dun)(dun)、橋(qiao)臺(tai)、鋼箱(xiang)(xiang)梁(liang)等(deng)(deng)構(gou)件(jian)庫，并自(zi)主研(yan)發(fa)橋(qiao)梁(liang)設計與參數化(hua)建模(mo)工具集，實現橋(qiao)梁(liang)墩(dun)(dun)高和樁長的(de)(de)自(zi)動(dong)計算，橋(qiao)墩(dun)(dun)、橋(qiao)臺(tai)和鋼箱(xiang)(xiang)梁(liang)等(deng)(deng)的(de)(de)智能布設，有(you)效解(jie)決項(xiang)(xiang)目(mu)中(zhong)特(te)殊(shu)異(yi)(yi)型(xing)(xing)結(jie)構(gou)橋(qiao)梁(liang)的(de)(de)快速(su)設計與模(mo)型(xing)(xing)構(gou)建。

管廊及管道BIM模型

3.綜合管廊BIM設(she)計

項目所在區域地下環境復雜，沿線(xian)通訊(xun)、燃氣、熱(re)力、次高(gao)壓、給排水等(deng)管(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)密(mi)布(bu)(bu)，綜(zong)合管(guan)(guan)(guan)(guan)廊(lang)(lang)設(she)(she)計成(cheng)為(wei)項目設(she)(she)計的(de)一(yi)(yi)大難點。精確合理的(de)綜(zong)合管(guan)(guan)(guan)(guan)廊(lang)(lang)設(she)(she)計，成(cheng)為(wei)工程成(cheng)敗(bai)的(de)一(yi)(yi)個關鍵點。項目組基于Open Roads Designer的(de)參(can)數化(hua)設(she)(she)計技術，建立管(guan)(guan)(guan)(guan)廊(lang)(lang)截面、節點構件(jian)庫，并(bing)自(zi)主研發綜(zong)合管(guan)(guan)(guan)(guan)廊(lang)(lang)設(she)(she)計工具集(ji)，實現管(guan)(guan)(guan)(guan)廊(lang)(lang)的(de)自(zi)動(dong)布(bu)(bu)設(she)(she)和建模，為(wei)工程實施過程中的(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)遷改(gai)、管(guan)(guan)(guan)(guan)廊(lang)(lang)布(bu)(bu)設(she)(she)、管(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)入廊(lang)(lang)等(deng)問題(ti)掃(sao)清障礙。

4.天(tian)橋BIM設計

項(xiang)目所在區域是深(shen)圳(zhen)市中軸(zhou)線(xian)景(jing)觀帶(dai)的重要組成(cheng)部分，定位天橋為“一(yi)橋一(yi)景(jing)，爭創國(guo)際一(yi)流”。項(xiang)目組創新工作方(fang)式，按照高標(biao)準(zhun)的要求，完(wan)成(cheng)天橋BIM模(mo)型的構建，并將天橋與路線(xian)方(fang)案(an)、實景(jing)模(mo)型充(chong)分融合，實現基于實景(jing)環(huan)境，多(duo)角(jiao)度、全方(fang)位方(fang)案(an)展(zhan)示。

5.景觀(guan)綠(lv)化(hua)BIM設計

以往景觀(guan)設(she)計都是(shi)以效果圖的(de)(de)(de)(de)方式(shi)展示最漂亮的(de)(de)(de)(de)時段，然而(er)一年四季(ji)(ji)景觀(guan)不(bu)同。為(wei)了向業主展示多季(ji)(ji)節、更真實的(de)(de)(de)(de)景觀(guan)設(she)計，項目組(zu)基于Open Roads Designer和(he)LumenRT軟件(jian)，快速實現景觀(guan)綠(lv)化(hua)植(zhi)物的(de)(de)(de)(de)布設(she)和(he)展示，將項目區域景觀(guan)方案(an)根(gen)據四季(ji)(ji)變化(hua)全(quan)面呈現和(he)論證，為(wei)方案(an)的(de)(de)(de)(de)全(quan)面優化(hua)論證提(ti)供了新的(de)(de)(de)(de)方法(fa)和(he)技(ji)術(shu)。

BIM應(ying)用

1.方案快速比(bi)選

立交橋方案優(you)化(hua)比選

路線(xian)立交方案優化比選

項目地處發(fa)達地區，土地資源稀缺，走廊內用地受限，路線(xian)立(li)交的(de)優化(hua)難度(du)極(ji)大(da)。針對這一問題，創新采用BIM道路設(she)計，實現了路線(xian)立(li)交方案的(de)快速設(she)計，并結(jie)合拆遷、技術經濟指標實現多方案的(de)快速優化(hua)比選(xuan)，大(da)幅提(ti)高設(she)計的(de)品質和水平，得到(dao)了業主和相關(guan)專家的(de)高度(du)好評。

橋梁方案優(you)化(hua)比(bi)選

橋梁方(fang)案的快(kuai)速設(she)計和優化比選

本項目為市政(zheng)工程，業主(zhu)對(dui)于景觀要(yao)求非(fei)常高，在橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)方(fang)面(mian)，要(yao)求采用復雜的景觀造型(xing)。項目針(zhen)對(dui)橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)設計(ji)中的問(wen)題(ti)，創新采用橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)BIM設計(ji)，實(shi)(shi)現復雜異(yi)型(xing)結構（花瓶墩(dun)、鋼箱梁(liang)(liang)、鋼混組(zu)合(he)(he)梁(liang)(liang)等(deng)）的構建。并結合(he)(he)景觀要(yao)求、地質條件，在方(fang)案初期(qi)實(shi)(shi)現橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)結構方(fang)案比選和優(you)化(hua)，大幅提(ti)高了(le)橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)設計(ji)質量。

綜合管廊的方案優(you)化

管廊方案優化論證

本項目用(yong)(yong)地空(kong)間非常有(you)限，地下管線(xian)密布(bu)，橋梁密集(ji)，周邊水(shui)庫、大(da)型企(qi)業、工(gong)廠、物流園區等既有(you)建(jian)筑(zhu)不(bu)受道路擴建(jian)影(ying)響，致使綜(zong)(zong)合管線(xian)的(de)線(xian)位設計造成了(le)巨大(da)的(de)困(kun)難。在綜(zong)(zong)合管廊的(de)設計上，利(li)用(yong)(yong)BIM技術的(de)可(ke)視化、碰撞檢測(ce)、協調性，對綜(zong)(zong)合管廊的(de)線(xian)位布(bu)設進(jin)行優化調整，在施工(gong)前解決問題(ti)，減(jian)少了(le)設計變更，避免了(le)不(bu)必要的(de)窩工(gong)返工(gong)。

管(guan)線遷改方案比選優化(hua)

2.現狀(zhuang)管線遷改

項目(mu)區(qu)域(yu)地下(xia)管(guan)(guan)網密布，對項目(mu)設(she)計方(fang)案(an)和(he)(he)實施(shi)影響非常大(da)，尤其是(shi)管(guan)(guan)廊布設(she)和(he)(he)管(guan)(guan)線(xian)遷(qian)改(gai)的(de)(de)(de)難(nan)度極大(da)。項目(mu)組利用BIM技術可視化的(de)(de)(de)優勢，在地下(xia)密布的(de)(de)(de)構造物基礎和(he)(he)管(guan)(guan)網中，通過道(dao)路、橋梁、綜合管(guan)(guan)廊各專業(ye)間協(xie)同設(she)計，比選出(chu)最優的(de)(de)(de)管(guan)(guan)廊方(fang)案(an)和(he)(he)管(guan)(guan)線(xian)遷(qian)改(gai)方(fang)案(an)。

3.改建項目方案創新展示

實景技(ji)術(shu)(shu)對(dui)既有高(gao)速公路(lu)現(xian)狀(zhuang)有清楚(chu)(chu)的表達和(he)描述(shu)，而(er)BIM設(she)計(ji)技(ji)術(shu)(shu)又能夠充(chong)分展(zhan)示和(he)呈現(xian)改造后(hou)(hou)項目區(qu)域的情況。本(ben)項目應用(yong)實景技(ji)術(shu)(shu)和(he)BIM技(ji)術(shu)(shu)，創新交流方式，將既有現(xian)狀(zhuang)與改造后(hou)(hou)項目情況通過技(ji)術(shu)(shu)手段，實時對(dui)比(bi)呈現(xian)，充(chong)分和(he)清楚(chu)(chu)地表達項目建成對(dui)周邊環境的影響。

4.征地拆遷

本項目地處發展成熟區域，改建方(fang)案相較原高速(su)公路斷面拓寬了50多米。沿線受民治水庫(ku)、既有(you)互(hu)通立交(jiao)、平(ping)南鐵路、華為公司、富士(shi)康公司等(deng)影響(xiang)，征地拆(chai)(chai)遷(qian)(qian)難度(du)和費用(yong)極大，拆(chai)(chai)遷(qian)(qian)方(fang)案的(de)優劣(lie)直接關(guan)系項目的(de)實施難度(du)和工程造價(jia)。項目組通過BIM技(ji)術的(de)可視(shi)化(hua)優勢，結合周邊用(yong)地情(qing)況(kuang)，反復論(lun)證優化(hua)征拆(chai)(chai)方(fang)案，最(zui)(zui)大限度(du)地將拆(chai)(chai)遷(qian)(qian)量降(jiang)到最(zui)(zui)低(di)，全線僅(jin)僅(jin)拆(chai)(chai)遷(qian)(qian)57834平(ping)方(fang)米。同時(shi)在征拆(chai)(chai)方(fang)案的(de)交(jiao)流和協調過程中，BIM提供了良好的(de)溝通平(ping)臺，使得主管領導和公眾能夠快速(su)理解方(fang)案，對于征地拆(chai)(chai)遷(qian)(qian)給予了很大的(de)支持。

5.施工期交通疏(shu)解

項(xiang)目(mu)是深圳市乃(nai)至珠三角快(kuai)速路網中(zhong)一條(tiao)重要的(de)南北(bei)向快(kuai)速干(gan)道，交(jiao)通(tong)(tong)(tong)繁(fan)忙，改(gai)造期間交(jiao)通(tong)(tong)(tong)組(zu)織難(nan)度大，且需要在(zai)不中(zhong)斷交(jiao)通(tong)(tong)(tong)的(de)條(tiao)件下(xia)實施改(gai)造擴建。針對這一難(nan)題，項(xiang)目(mu)組(zu)通(tong)(tong)(tong)過BIM技術開展(zhan)了(le)施工期間交(jiao)通(tong)(tong)(tong)疏(shu)解(jie)的(de)方案論證，模(mo)擬分析施工期間各階(jie)段各區間存(cun)在(zai)的(de)疏(shu)解(jie)難(nan)題和(he)解(jie)決(jue)途徑，最(zui)終(zhong)提出最(zui)優的(de)交(jiao)通(tong)(tong)(tong)疏(shu)解(jie)方案，得到了(le)業主、交(jiao)警等相(xiang)關部門的(de)理解(jie)和(he)支(zhi)持，有(you)效地推動了(le)項(xiang)目(mu)的(de)順利開展(zhan)。

本項目(mu)作為深圳市(shi)重(zhong)點工(gong)程(cheng)(cheng)，設計要求極高(gao)，通(tong)過(guo)BIM技術(shu)(shu)(shu)在設計階段(duan)的應(ying)用(yong)和(he)創新，解決(jue)(jue)了各專業方案(an)論證優化、施工(gong)期交通(tong)疏(shu)解、施工(gong)組織、景(jing)觀優化提升等(deng)難題，探索(suo)形(xing)成了一套行之有效(xiao)的市(shi)政工(gong)程(cheng)(cheng)BIM技術(shu)(shu)(shu)綜(zong)合解決(jue)(jue)方案(an)，并(bing)建(jian)立了一支既懂專業，又(you)熟(shu)練應(ying)用(yong)BIM設計的專業技術(shu)(shu)(shu)隊伍。這些成果(guo)和(he)經驗(yan)將為后續項目(mu)提供可推(tui)廣、可借鑒、可復制的解決(jue)(jue)方法和(he)流程(cheng)(cheng)，為發(fa)達地(di)區改擴建(jian)項目(mu)起到推(tui)動(dong)和(he)示范引領(ling)作用(yong)。

未來，在(zai)上(shang)述研發成果的(de)基礎上(shang)，結(jie)合梅觀項目的(de)建設(she)、運營管(guan)(guan)理和(he)養護需求，將(jiang)BIM技(ji)術向縱深方(fang)向推進(jin)，構建建設(she)和(he)運營管(guan)(guan)理平臺。同時結(jie)合更多的(de)工程項目，開展BIM應用和(he)技(ji)術探索，總(zong)結(jie)公路(lu)市政BIM技(ji)術標(biao)準規范，構建公路(lu)市政行(xing)業(ye)BIM標(biao)準體系，助推BIM技(ji)術在(zai)全(quan)行(xing)業(ye)全(quan)生命期廣泛應用。

授(shou)權轉(zhuan)載于：橋梁(liang)雜志(zhi)

原標題：深圳梅觀高(gao)速(su)公路上的BIM設(she)計應用

作(zuo)者 / 程鵬 劉(liu)向陽 張峰(feng)