BIM技术在枢纽互通中的应用

BIM技术在枢纽互通中的应用

王学祥

中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司 云南省 昆明市 650200

摘要:BIM技术在高速公路建设中的应用越来越广泛，已经从初步的探讨到了实用阶段。结合一个枢纽互通的设计实例，介绍了 BIM技术在枢纽互通的正向设计中的应用。应用BIM系统以及相应的正向设计软件，然后再通过对互联互通方案的比较和分析，实现了一键出图，为枢纽互通 BIM技术的应用提供了一个实例参考。在此背景下，该文章主要针对BIM技术在枢纽互通中的应用进行了分析，并且探讨了该项技术所起到的作用与此同时还提出了相应的意见和建议，希望能给有关人员带来帮助和参考。

关键词：BIM技术；枢纽互通；应用

引言

为了加速数字中国的建设，我国已经实行了大数据战略， BIM技术是近几年兴起的一种新型信息技术，目前已经广泛地应用于公路运输领域，但 BIM技术的应用还不够全面。特别是在互通立交的设计中，应用不多。文章对一个枢纽互通的实例进行了分析，在枢纽互通设计中应用 BIM技术进行方案比较，既能增加方案的合理性，又能降低设计图纸数量的繁琐工作，利用 BIM技术，使所看到的、得到的，能有效地形成最终的方案，从而使枢纽互通的设计效率和质量得到提高，为以后同类枢纽的互联设计提供了可借鉴的范例。

1项目概况

某高速公路的起点在某镇与一条高速公路相连，线路从南到北，主干线 K段按高速公路施工标准设计，设计时速100公里，路基宽度26米，4车道。某市镇的一个枢纽互通立交，是一条高速公路 M线（设计时速100公里/小时，路基宽度33.5米，双向六车道）。根据枢纽互通的工可批复位置，结合互通立交的交通量、工程规模等，确定了两个同精度的比较方案。方案一:对角象限双环枢纽互通区域，有匝道桥和主线桥。设计荷载等级为一级公路。主线上跨现有的高速公路，其它桥梁包括 A、 B匝道等5个桥。

2BIM技术在枢纽互通中的应用

2.1利用“公路工程设计BIM系统”进行互通方案的正向设计

首先，采用整体子系统对已绘制的地形图进行建模，从而得到三维地形。图像资料主要为其它制图软件所下载的低精度卫星图像。将 DEM和 DOM资料引入到整个系统中，建立了一个三维可视化的设计环境，实现了道路的正向设计。在立体交叉路口的设计中，只要将各匝道的分岔线路批量设定，并确定各路段的标准截面，再由软件根据规范的截面模板，自动计算出偏移的数值，并根据加速度车道指令，实现变速车道、分合流等，从而避免人工计算偏差值的繁琐过程。方案设计完成后，各匝道纵断面会接上顺主线和主匝道坡度，平纵面实时联动，通过控制点的自动采集功能，可以将匝道间的净空高度等信息进行标注。这种方法比常规的测量标高后，然后在纵向上做标记更为智能和简便。最后，利用一个整体的一键式功能，对整个工程进行了初步的“戴帽子”，由此生成了边坡、构筑物等三维模型。利用上述功能，实现了该工程的枢纽互通平面纵断面设计，使枢纽互通的设计效率大大提高。

2.2利用“公路工程设计BIM系统”进行互通路基设计

在此基础上，通过对各分系统的路径信息进行分析，建立了各路段护岸等参数模板，实现了 BIM的快速建模；可动态观察路基断面，并能实时更新设计模式；能够交互地完成排水设计、土石方的实时动态设计，并能自动产生设计要求的路基成果文件和剖面图；在大规模的工程中，可以进行项目的分解和合并，从而达到多人的并行设计。

2.3利用“公路工程设计BIM系统”进行互通交安设计

通过引入路线图以及模型文档等，使交安设计达到标准化、智能化的水平。设计完毕后，一键提交3D和2 D图形。该系统以真实的三维设计为基础，使交通安全的设计流程更加形象、更直观、更快捷、更有效，并且提高了设计的效率。该工程的枢纽互通标志、护栏等的设置都是一键式设计，可以迅速完成方案一、二的设计和出图的比较。

2.4利用“桥梁BIM设计师”进行互通桥梁设计

传统的桥梁设计方案变更困难，出图效率低，造成施工进度缓慢，重复修改频繁。通过对桥梁 BIM设计人员的分析，可以使设计参数化、信息共享，使大部分常规桥梁设计工作能够迅速地进行。该工程采用了 BIM标准库和经验数据库技术，在几秒内完成了一座桥的三维建模，在线路变更、跨径调整等情况下，能迅速地进行设计的更新与制图。

2.5一键出图

利用“公路工程设计BIM系统”及“桥梁BIM设计师”均可以自动生成图纸并成册。如有变更，则只需对已调整的部位进行重绘，如有重大变更，亦可一次按下全部重置。此功能十分强大，省去了设计者繁琐的制图工作，特别是衔接部分和标高图，以前的设计工作通常都是手工进行。如果遇到需要修改的方案，还要反复手工修改，时间很长。利用此软件一键出图，无论是整体设计、桥梁设计等，均可实现自动生成设计结果，人工修改量少，使设计人员摆脱了繁琐的绘图作业；这样，互连设计的效率和质量都得到了极大的改善。

2.6利用BIM沙盘系统进行漫游汇报

通过该系统，实现了道路、桥梁等 BIM模型的实时集成，也可以自己加入诸如地形等的模型来逼真的还原项目的场景，也可以进行模拟驾驶和游览来评价项目的效果，通过沙盘可以传达出丰富的设计意向，使得项目报告更具视觉效果。最终可以将漫游结果输出到录像中，用于项目的汇报和成果展示，有利于得到业主和甲方等部门的认可和支持。

2.7方案比选

该工程将 BIM技术和 GIS技术相结合，在选线、桥梁等方面进行了深入的研究，通过“公路工程设计BIM系统”及“桥梁BIM设计师”等BIM设计软件，科学全面的分析了该工程项目的不同方案。经综合比较，方案一的匝道大桥虽较长，但其土石方数量、占地面积均较方案二小，且成本较方案二低。鉴于方案一的平面指数较高，行车平直，行车安全性和舒适性较好，建议在初步设计阶段采用第一方案。采用 BIM技术对枢纽互联进行正向设计和方案比较，使原工作模式得到优化，使设计工作的效率和精确度大大提高；通过 BIM模型的设计，可以实现对公路主体等的自动化获取，实现了二维 CAD图形和常用 Excel结果表格的自动计算与生成，扭转了 BIM从二维图形翻转到 BIM中的过程；实现了真正意义上的三维模型和设计参数的2-3维交互，在此基础上，完成了 BIM的正向设计和2-3 D集成设计，主要学科之间的数据连接，实现各个学科的协作，最后确定枢纽互通的最优方案。从以上可以看出，对不同的方案进行对比和选择是至关重要的，在此过程中还要考虑到多种影响因素，这样才能够保证所选择的方案发挥一定的作用和价值。

结束语

综上所述，该枢纽互通项目采用了“公路工程设计BIM系统”及“桥梁BIM设计师”等BIM设计软件对枢纽互通进行了正向设计和方案比选，BIM技术在枢纽互通设计中的应用，不但可以使方案选择得更迅速、更准确、更直观地呈现，同时也使项目造价更加合理，设计质量也得到了显著的改善。为今后在枢纽互通中采用 BIM进行正向设计提供借鉴，对促进和规范 BIM技术在枢纽互通设计中的推广应用具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]刘志中,裴佑生.BIM技术在高速公路互通立交设计及施工管理中的应用[J].北方交通,2022(02):50-53+56.DOI:10.15996/j.cnki.bfjt.2022.02.013.

[2]张军华,易昕.BIM技术在互通立交设计中的应用研究[J].工程与建设,2021,35(03):454-455.