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道路工程设计BIM技术实践

道路工程设计BIM技术实践

【摘要】新时期社会经济持续发展背景下,公路作为基础的交通运输通道,其对区域化经济发展有重要影响。而公路设计作为公路建设基本构成,国家对公路设计信息化需求逐渐增加,仅采用传统设计方式不能满足社会发展需求。BIM技术是数字信息化设计当中的重要手段,将其应用到道路工程设计中,可大大提高道路设计水平。论文以某市某段高速道路合枞段设计为例阐述BIM技术的应用,以期为该技术在道路工程设计中的推广应用提供一定参考。

【关键词】BIM;道路工程;设计;社会经济

1引言

传统道路工程设计依赖CAD、Card1等软件的工程二维建模设计,但道路工程涉及路面、路基、桥梁、隧道、立交等工程,各专业知识较差,二维图纸设计的成果存在一定不足,可能影响项目成本及投资[1]。道路工程设计应在满足安全性的基础上,将建设信息全面反馈给交通运输部门,将设计意图传递给施工方。通过BIM技术进行道路工程设计,可提高设计意图表达的准确性,弥补传统二维图纸的不便,为决策、设计人员提供更优的设计手段,也为推动道路信息化设计奠定基础。

2BIM概述

BIM为建筑信息模型,是建筑数据设计、建设、运营的一项重要应用,其将建筑各个参与方集中起来,共享信息,更好地保障建筑质量[2]。GB/T51235—2017《建筑信息模型施工应用标准》中,认为建筑工程中,对工程物理、功能特性数字化表达,并依据此设计施工的,称为BIM。BIM以数字化技术在计算机上构建三维立体模型,为道路工程设计提供一个信息库,为设计提供优质服务[3]。

3BIM在道路设计中的应用

3.1建模

建模是BIM应用的前提,利用道路的几何设计基础的数据及地形,构建出信息化的标准地面、道路、道路桥梁隧道等构件,之后以卫星、航空影像(GPS、GIS)支持,对影响模型进行贴图处理,提高数字模型真实性,营造虚拟化空间。采用BIM信息软件,可高效制作出道路模型。例如,构建更新的交互平面道路口,也可利用软件的内部操作部件,构建虚拟的人行道、绿化带、沟渠、车道组件、红绿灯等。按照常用的设计规范设计好道路的各项交通标识、路面的标线等[4]。也可以按照各个地区的交通规范,创建出独特的部件。要确保施工图及各项标注都处于最新状态,与实际社会中的规范保持一致,以此便于道路工程设计人员进一步优化设计。

3.2BIM+GIS

道路工程的设计主要依赖施工区域的原始地形、地貌数据,而传统CAD二维图纸设计中,针对部分长线条带宽道路,往往需要测绘支持,开展实地测绘,费时费力,测试完成后还需要以大量测绘点支持,制作地形图,设计完成需要对应设计人员有较强的空间想象力和理解能力,稍有差池,设计效果就不理想。此外,道路工程设计若遭遇大规模拆迁征地,将会出现大量不可控因素。有时设计实地环境复杂,需设计人员长时间开展野外勘察,针对项目建设需求,需出勘多次,极大地限制了设计效率的提高。a城市某段高速道路合枞段设计中,按照项目特性及建设要求,采取无人机倾斜摄影方式获取实地数据,控制主线带宽左右各300m幅度,局部的工点位置也保证500m的幅度。以五镜头倾斜相机,沿线路设置满足1∶2000的控制点位。由于项目带状的特性影响,无人机采集到各项图片数据后,若直接采取空三分析建模,成功率较大,故采取重建大师软件计算数据,完成空三处理,构建出多角度的三维真实虚拟模型。该案例项目的施工复杂区域位于某互通立交,该立交和附近一高速相交汇,在枢纽区域以无人机摄影测量技术获取了高清的图像数据,简单处理后以GIS平台对当地状况以虚拟模型方式还原,再接国家84坐标系进一步控制模型误差,将最终的高度误差控制在“米”的级别,平面的误差控制在分米级别以内,实现数据的理想化精度处理,构建了实景模型。以无人机倾斜摄影测量可及时勘查现场地貌,为后续拆迁征地提供数据佐证,也可及时生成高清地貌数据,为其他设计工作提供有力依据。之后采用Infaworks的GIS平台,将模型和一些三维设计模型综合集成起来,展开模型校核查验,并对道路工程中的环境设计开展可视化方案比对筛选。以BIM+GIS的技术应用,达到减少设计阶段的人工成本,也为后续的数字设计交付数据奠定基础。

3.3道路工程的多专业设计校核

道路工程设计包含桥梁、涵洞、隧道等多方面设计,一些特殊的道路工程其涵盖设计专业也并不相同。传统设计工作在设计阶段结束后,仍然存在大量的设计改动及变更,流程较为复杂,影响最终设计对施工的指导效果。一些设计中的专业内容,如桥梁构件埋深、涵洞标高、道路高程等,无法精确定位,现场施工中还存在诸多不确定因素。故在设计当中应落实可靠的设计校核,提前发现潜在问题,规避设计失误,确保设计为施工提供的全方面指导。以a城市某段高速道路合纵段设计为例,其全线三维设计按照标段划分,选择Bentley平台结合2007版CAD三维平台建模,为简化建模过程,基于Revit平台工具再次开发,最后以项目集成平台,对各项BIM数据融合,提高模型功能性。设计阶段利用实地地形及无人机摄影技术得到初步的BIM模型,设计人员考虑现场情况及道路建设要求,综合设计模型,以综合对比分析、路线限界校核、碰撞检测等方式提高设计校核质量。多阶段的设计同步开展专业的设计校核,有效规避设计失误、净空不足等。优化后的模型可为后续工程施工提供全面、准确的参数支持,避免施工中出现诸多设计变更。

3.4构件编码的应用及拓展

BIM技术贯穿在道路工程设计、施工全过程中,BIM模型在设计施工再到道路运维,其模型数据参数传递、构建信息使用都是衔接各个时期BIM技术有效应用的方式,故设计阶段需做全面构件信息的编码。通过应用构件编码,可确保道路工程的不同阶段都可以获取统一化的模型参数,其功能要求、性能等都保持一致,构建一个高度集中的管理、应用数据过程。BIM模型由诸多构件构成,储存及调用模型信息,需索引并区别构件编码。通过对三维模型中各个构件赋予构件编码,相关设计人员搜索编码,获取构件信息,道路工程量估计阶段,可针对不同构件对模型功能净量自动比对,提高估算结果的准确性,便于后期迅速了解需修改的构件。

4结语

综上所述,在道路工程设计中应用BIM技术,可以看出工程设计的可靠性、安全性、时效性大大提高。目前,BIM技术在我国道路交通设计中应用越来越广泛,配套技术逐渐成熟,其推广应用是一项长期发展的过程。文章通过分析BIM技术在道路工程设计各个方面的应用,为更好地开展道路工程设计提供借鉴,也促进了新一代的数字化三维技术,为国家建设发展提供更好的应用。

【参考文献】

【1】李丙申,马阿瑾,尹豪企.BIM技术在市政道路工程设计中应用的创新探索[J].华东科技(综合),2019(4):169-170.

【2】陈强.基于BIM技术的市政道路桥梁设计探究[J].工程建设与设计,2020(2):253-254.

【3】刘熠彪.BIM技术在市政路桥设计的应用与启发——以南台大道南段道路工程设计为例[J].福建建筑,2020(2):104-109.

【4】徐蕾蕾.BIM技术在现阶段市政道路设计中的有效应用[J].工程建设与设计,2020(8):283-284.

作者:李婷婷 单位:中交公路规划设计院有限公司