李凱 邢昱

摘 要：結(jié)合321國道鎮(zhèn)江戴家門至高資段改擴建工程設計中BIM技術(shù)的應用情況，展示了BIM技術(shù)在一級公路改擴建項目路線設計中的作用，在設計中取得了良好的反饋，值得其他項目借鑒和推廣。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);公路設計;路線設計;正向設計

中圖分類號：U412.3 文獻標識碼：A

0 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)是在信息化發(fā)展中提出的一種創(chuàng)新工具與生產(chǎn)方式。我國目前在公路設計中仍以傳統(tǒng)二維設計為主，隨著時代的發(fā)展，工程規(guī)模日益擴大，設計難度增加，專業(yè)配合要求提高，二維設計的局限性逐漸成為制約公路設計發(fā)展的重要因素。BIM技術(shù)在公路路線設計中的應用，彌補了傳統(tǒng)二維設計的不足，使得路線設計更加快捷、精細、合理。

本文以321國道鎮(zhèn)江戴家門至高資段改擴建工程設計為例，以公路工程BIM系統(tǒng)軟件為基礎，詳細介紹了BIM技術(shù)在公路路線設計中的應用，為以后類似的一級公路改擴建項目路線設計提供理論與實踐依據(jù)。

1 工程概況

321國道鎮(zhèn)江戴家門至高資段改擴建工程位于江蘇省鎮(zhèn)江市境內(nèi)，是鎮(zhèn)江快速路核心干線“一橫”，是支撐城市發(fā)展的重要軸線。是寧鎮(zhèn)揚一體發(fā)展的戰(zhàn)略通道，促進南京都市圈融合發(fā)展的聯(lián)系通道。

本項目沿線交叉口和搭接道路眾多，機非混行和無信控橫穿現(xiàn)象嚴重，項目區(qū)內(nèi)環(huán)境復雜，設計難度大。項目全長14.2 km，采用主線+輔道的斷面設置，設計速度100 km/h（輔道40 km/h），路基寬度52.5 m/48.5 m，主線橋3 005.86 m/5座，通道1座。

2 BIM應用

2.1 建立地形及路線控制點模型

本次地形圖測量范圍為312國道主線兩側(cè)各100 m，測圖比例為1：2 000，同時完成區(qū)域內(nèi)舊路、建筑物、高壓線凈空等地物測量。采用BIM技術(shù)對測量成果進行快速建模，利用模型復核并實地確認數(shù)據(jù)的準確性，驗收測量成果。利用公開高程數(shù)據(jù)與GIS技術(shù)補全項目影響范圍內(nèi)未測量區(qū)域地形，完成地形模型創(chuàng)建。

利用路網(wǎng)大數(shù)據(jù)，對項目區(qū)域原有交通網(wǎng)進行快速建模。分析項目區(qū)域城鎮(zhèn)現(xiàn)狀布局、規(guī)劃與擬建項目的關(guān)系和項目區(qū)域路網(wǎng)現(xiàn)狀、規(guī)劃與擬建項目的關(guān)系，并在模型中對城市規(guī)劃內(nèi)容與規(guī)劃道路進行簡單建模。

擬建線路區(qū)屬為階地、坳溝，剝蝕殘丘交叉分布區(qū)，各地基土層的工程地質(zhì)性質(zhì)差異較大，工程地質(zhì)條件復雜。對不良地質(zhì)進行分類，對其影響程度進行評價，利用不同顏色等級在模型中進行標識。

本項目經(jīng)過城鎮(zhèn)區(qū)，部分城區(qū)目前兩側(cè)廠房、村莊較密集，同時項目區(qū)域河塘較多，沿線的環(huán)境敏感區(qū)主要是聲環(huán)境敏感點、水環(huán)境點及大氣環(huán)境影響，在基礎模型中對環(huán)境敏感區(qū)進行分類，并對其區(qū)域進行標識。

利用模型分析影響路線走向的平面及縱面控制點，實地踏勘復核并對其進行精準測量，整理外業(yè)資料，創(chuàng)建控制點模型、在地形模型中整合，完成項目區(qū)域基礎模型創(chuàng)建。

2.2 創(chuàng)建橫斷面土木規(guī)則

本項目采用主線+輔道的斷面設置，與路基路面、防護、交安等相關(guān)專業(yè)設計人員深入交流，傳統(tǒng)二維設計主要存在的問題有：①項目周邊環(huán)境復雜，路線平、縱面控制因素較多，需分別對主、輔道進行路線設計，路線設計時無法直觀觀察主輔道間和項目與周邊環(huán)境間的關(guān)系，出錯率較高;②受用地限制，主、輔道間存在較多防護工程，路線設計時無法確認防護規(guī)模，需經(jīng)計算確認，效率較低;③輔道主要承擔主線沿線城市內(nèi)部短距離交通出行，出入口較多，且需設置公交車站，輔道寬度變化較為復雜，無法準確確認放坡位置，設計精度較低。

針對傳統(tǒng)二維設計存在的問題，結(jié)合項目實際情況創(chuàng)建橫斷面土木規(guī)則。利用創(chuàng)建的三幅路橫斷面模板，進行主、輔路路線設計時：①可同步生成三維模型，且自動完成主輔路間邊坡及防護設計;②設置輔道變寬段后，三維模型可自動刷新放坡位置;③完成主線路線設計后自動生成輔道平、縱面控制線，指導輔道路線設計。

2.3 路線設計

本項目路線設計全線采用BIM技術(shù)，彌補了傳統(tǒng)二維設計的不足，充分將路線設計意圖表達，路線方案與周邊環(huán)境更協(xié)調(diào)，與道路其余專業(yè)配合更合理，BIM技術(shù)在路線設計中的應用，不僅提升了設計效率，也保證了設計準確性，減少設計變更，避免資源浪費。

利用BIM技術(shù)，結(jié)合路線設計過程，在項目中的應用如下：

（1）利用BIM+GIS技術(shù)，運用建立的地形模型，進行地形、排水分析與光照模擬，確定路線的總體指標、排水方向和不同季節(jié)的光照情況。

（2）利用建立的基礎模型與創(chuàng)建的三幅路橫斷面模板進行主線平、縱面設計。在平面設計過程中，控制點模型可映射到平面設計視口中，同時在縱斷面視口，可實時觀察平面線對應的地面起伏;在縱斷面設計過程中，控制點模型可根據(jù)平面線垂直切面，在縱斷面設計視口顯示控制點模型剖面，在拉坡過程中，可實時在橫斷面視口觀察道路的放坡;在調(diào)整線位時，平面視口、縱斷面視口、橫斷面視口、三維模型視口都會根據(jù)調(diào)整同步更新，真正實現(xiàn)了平縱橫總體設計，并可在四個視口中實時觀察道路與控制點的關(guān)系，做出合理的路線設計方案。

（3）在主線設計完成后，進行輔道設計，主線為滿足既有與規(guī)劃道路凈空要求，設計標高較高，輔道則需與地方道路平交，滿足當?shù)鼐用袢粘３鲂行枨螅O計標高較低，同時為了節(jié)約土地資源，減少拆遷，輔道平面需盡量接近主線道路，必要時利用擋土墻、路肩墻對主輔路間路基邊坡進行收坡。利用三幅路橫斷面模板，在輔道平、縱面設計時，軟件可自動根據(jù)主、輔路間的位置關(guān)系，判斷并生成正常放坡、擋土墻邊坡或路肩墻，并對結(jié)構(gòu)尺寸較大的擋土墻和路肩墻進行標識，指導設計。

（4）根據(jù)實際情況，創(chuàng)建輔道加寬段與公交車站，軟件自動更新放坡，檢查道路模型與周邊環(huán)境和控制點的關(guān)系，調(diào)整后完成路線設計。

3 總結(jié)與展望

BIM技術(shù)的發(fā)展，為公路路線設計提供了新方法與新思路，通過在實際項目中的應用，顯著提高了公路路線設計效率與質(zhì)量。隨著BIM技術(shù)在公路領域逐漸走向成熟，設計也逐步實現(xiàn)自動化，相信在不久的將來，公路路線平縱橫設計將不再是困擾公路設計人員的主要問題，任何設計意圖在三維設計中都能得到充分的表達，轉(zhuǎn)而基礎設計資料的準確性和完整性將會是制約路線設計的主要問題。

參考文獻：

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