深(shen)圳梅觀高(gao)速(su)公路(lu)(lu)(lu)(lu)清湖(hu)南段市政道(dao)(dao)路(lu)(lu)(lu)(lu)工程位于深(shen)圳市中部綜合組團，為高(gao)速(su)公路(lu)(lu)(lu)(lu)市政化改造(zao)(zao)項目(mu)，路(lu)(lu)(lu)(lu)線全長約(yue)8.5km，共設(she)(she)置(zhi)互(hu)通(tong)式立(li)交8處(chu)，橋梁(liang)37座，景(jing)觀天橋11座，兩(liang)側輔(fu)(fu)道(dao)(dao)設(she)(she)綜合管廊總長約(yue)17.6km，總投資約(yue)95.9億元。項目(mu)采用城市快(kuai)速(su)路(lu)(lu)(lu)(lu)標(biao)準，雙(shuang)向8車(che)道(dao)(dao)主(zhu)路(lu)(lu)(lu)(lu)，設(she)(she)計速(su)度80km/h；雙(shuang)向6車(che)道(dao)(dao)輔(fu)(fu)路(lu)(lu)(lu)(lu)，設(she)(she)計速(su)度40km/h；標(biao)準斷面(mian)總寬為90m。本次設(she)(she)計內(nei)容主(zhu)要分(fen)為兩(liang)部分(fen)，一是(shi)(shi)原高(gao)速(su)公路(lu)(lu)(lu)(lu)改造(zao)(zao)擴建(jian)為城市快(kuai)速(su)路(lu)(lu)(lu)(lu)主(zhu)路(lu)(lu)(lu)(lu)，二(er)是(shi)(shi)兩(liang)側新建(jian)城市快(kuai)速(su)路(lu)(lu)(lu)(lu)的輔(fu)(fu)道(dao)(dao)。

項(xiang)(xiang)目地處(chu)城(cheng)市成(cheng)(cheng)熟區域，面臨景觀(guan)要求高、征地拆遷困難(nan)、沿線用地受限(xian)、路網密度大，且交(jiao)通繁忙、建設周期短、協調難(nan)度大、施工(gong)交(jiao)通組織(zhi)復雜(za)等突出(chu)問題(ti)。如何在項(xiang)(xiang)目實施過程中(zhong)減少社會影響，提(ti)(ti)高工(gong)程質(zhi)量和效(xiao)率，成(cheng)(cheng)為深(shen)圳市交(jiao)委關(guan)注的焦點。BIM技術以其可視性(xing)、協調性(xing)、模擬(ni)性(xing)、優(you)化性(xing)等特(te)點，為本項(xiang)(xiang)目復雜(za)難(nan)題(ti)的解決提(ti)(ti)供了(le)良好的幫(bang)助(zhu)。

本文結(jie)合梅觀(guan)高(gao)速公(gong)(gong)路(lu)清湖南段(duan)市政(zheng)(zheng)道路(lu)工(gong)程,研究和探索BIM技術(shu)在(zai)公(gong)(gong)路(lu)市政(zheng)(zheng)領域設計(ji)階段(duan)的應用價值。

基礎環境的構建

1.實景模型(xing)的構建(jian)

本(ben)項目采用無人(ren)機(ji)傾斜攝影測量技(ji)術(shu)，進(jin)行全線實景數(shu)據的獲取，并在沿線布設58個高精度(du)相控點，提高實景模型(xing)的精度(du)，最終應用Context Capture軟件構建項目區域(yu)高精度(du)實景模型(xing)28G（相當于1：1000地形圖(tu)的精度(du)）。

地質模型

2.地質模型的(de)構建

對(dui)于大型(xing)綜合(he)市政工程(cheng)設計而言，除了(le)地(di)形、地(di)貌(mao)、城市環境以外(wai)，地(di)質(zhi)條件也是(shi)關(guan)乎設計質(zhi)量的(de)重要影響因素，對(dui)路(lu)基(ji)、護坡道、橋(qiao)墩基(ji)礎的(de)設計都有較大影響。本項(xiang)目(mu)通(tong)過基(ji)于MicroStation平臺研(yan)發(fa)地(di)質(zhi)建(jian)模工具(ju)集，基(ji)于勘探的(de)原始鉆孔(kong)數據(ju)(ju)、地(di)質(zhi)剖面(mian)圖、地(di)質(zhi)平面(mian)圖、地(di)形圖等數據(ju)(ju)，快(kuai)速構建(jian)項(xiang)目(mu)區(qu)域(yu)三維(wei)地(di)質(zhi)模型(xing)。

3.管線(xian)模型的構(gou)建

市政項目建設(she)環(huan)境非常(chang)復(fu)雜(za)，尤其是(shi)地(di)(di)下(xia)環(huan)境，常(chang)常(chang)受錯綜復(fu)雜(za)的(de)地(di)(di)下(xia)管線(xian)等設(she)施的(de)制約，而(er)這(zhe)類(lei)項目常(chang)常(chang)需要向地(di)(di)下(xia)要空(kong)間。針(zhen)對這(zhe)一問題，項目組以Subsurface Utilities研發工具(ju)集，根據物探(tan)資料，精(jing)確完整(zheng)構建地(di)(di)下(xia)管線(xian)的(de)BIM模(mo)型，準確清晰定位管線(xian)位置，為(wei)項目的(de)管線(xian)遷移、管廊(lang)方案(an)布設(she)與(yu)優化提供強(qiang)有(you)力的(de)支(zhi)撐。

三維環境模型

4.基(ji)礎環(huan)境(jing)模型集成

 最后，將實景模(mo)型、三(san)維地質模(mo)型、地下(xia)管線現狀模(mo)型集成,形成精確的(de)項目基礎環境模(mo)型,作為(wei)BIM設計的(de)關鍵基礎。

BIM設計

1.道路設計

項目路(lu)(lu)(lu)線(xian)走向(xiang)受(shou)兩側用地(di)限制，路(lu)(lu)(lu)網密度大且交通繁忙(mang)，雙(shuang)向(xiang)8車道(dao)(dao)主路(lu)(lu)(lu)為(wei)(wei)原高(gao)速公(gong)路(lu)(lu)(lu)改造擴建(jian)的(de)城市快(kuai)速路(lu)(lu)(lu)，雙(shuang)向(xiang)6車道(dao)(dao)輔路(lu)(lu)(lu)為(wei)(wei)新(xin)建(jian)城市快(kuai)速路(lu)(lu)(lu)的(de)輔道(dao)(dao)。為(wei)(wei)了滿(man)足項目需求和(he)我國公(gong)路(lu)(lu)(lu)市政道(dao)(dao)路(lu)(lu)(lu)設計(ji)規范，項目組以Open Roads Designer道(dao)(dao)路(lu)(lu)(lu)設計(ji)軟(ruan)件為(wei)(wei)基礎，建(jian)立參數(shu)化(hua)標(biao)準橫(heng)斷(duan)面(mian)模(mo)板庫，并通過自主研發道(dao)(dao)路(lu)(lu)(lu)設計(ji)工(gong)具，快(kuai)速完成全線(xian)復雜路(lu)(lu)(lu)段平、縱、橫(heng)斷(duan)面(mian)及三維(wei)道(dao)(dao)路(lu)(lu)(lu)(包含(han)路(lu)(lu)(lu)基、路(lu)(lu)(lu)面(mian)、護坡(po)道(dao)(dao)、護欄等)BIM模(mo)型設計(ji)和(he)構建(jian)，并自動計(ji)算道(dao)(dao)路(lu)(lu)(lu)土(tu)石方數(shu)量。

三維橋梁設計

2.橋梁BIM設計(ji)

項目全線(xian)共設橋(qiao)梁(liang)37座，大部分位于互(hu)通式(shi)(shi)立(li)交(jiao)區域，結(jie)構(gou)形式(shi)(shi)多樣(yang)，上部涵蓋鋼(gang)(gang)箱(xiang)梁(liang)、鋼(gang)(gang)—混凝土組(zu)合(he)梁(liang)、預應力混凝土變(bian)截面箱(xiang)梁(liang)等(deng)復(fu)雜結(jie)構(gou)，下部有(you)花瓶墩(dun)(dun)、門架墩(dun)(dun)、墻(qiang)式(shi)(shi)墩(dun)(dun)等(deng)復(fu)雜異(yi)型(xing)結(jie)構(gou)。針對(dui)本項目的(de)橋(qiao)型(xing)特點及設計要求，項目組(zu)基于Open Roads Designer的(de)參數(shu)化設計技(ji)術(shu)，建(jian)(jian)立(li)橋(qiao)墩(dun)(dun)、橋(qiao)臺(tai)、鋼(gang)(gang)箱(xiang)梁(liang)等(deng)構(gou)件庫(ku)，并自主研發橋(qiao)梁(liang)設計與參數(shu)化建(jian)(jian)模(mo)工具集(ji)，實(shi)現橋(qiao)梁(liang)墩(dun)(dun)高(gao)和樁長的(de)自動(dong)計算(suan)，橋(qiao)墩(dun)(dun)、橋(qiao)臺(tai)和鋼(gang)(gang)箱(xiang)梁(liang)等(deng)的(de)智能布設，有(you)效解決(jue)項目中特殊異(yi)型(xing)結(jie)構(gou)橋(qiao)梁(liang)的(de)快速設計與模(mo)型(xing)構(gou)建(jian)(jian)。

管廊及(ji)管道BIM模型

3.綜合管廊BIM設計

項(xiang)目所在區域(yu)地(di)下(xia)環境復雜，沿線通訊、燃氣(qi)、熱力(li)、次(ci)高壓、給排(pai)水等管(guan)線密布(bu)，綜合(he)(he)(he)管(guan)廊(lang)設計(ji)成(cheng)為(wei)項(xiang)目設計(ji)的(de)(de)一(yi)大難點。精確合(he)(he)(he)理的(de)(de)綜合(he)(he)(he)管(guan)廊(lang)設計(ji)，成(cheng)為(wei)工(gong)程成(cheng)敗(bai)的(de)(de)一(yi)個關鍵點。項(xiang)目組(zu)基(ji)于Open Roads Designer的(de)(de)參數化設計(ji)技(ji)術(shu)，建立管(guan)廊(lang)截面、節點構件庫，并自主研(yan)發綜合(he)(he)(he)管(guan)廊(lang)設計(ji)工(gong)具集(ji)，實現管(guan)廊(lang)的(de)(de)自動布(bu)設和建模，為(wei)工(gong)程實施(shi)過程中的(de)(de)管(guan)線遷改、管(guan)廊(lang)布(bu)設、管(guan)線入廊(lang)等問題掃(sao)清障礙。

4.天橋BIM設計

項(xiang)目所在(zai)區域是深圳(zhen)市中軸線景觀帶的重要組成部(bu)分(fen)(fen)，定位(wei)天橋(qiao)(qiao)為“一橋(qiao)(qiao)一景，爭創(chuang)國際一流(liu)”。項(xiang)目組創(chuang)新工作方(fang)(fang)式，按(an)照高(gao)標準的要求，完成天橋(qiao)(qiao)BIM模型的構建，并(bing)將天橋(qiao)(qiao)與(yu)路線方(fang)(fang)案、實(shi)(shi)景模型充分(fen)(fen)融合(he)，實(shi)(shi)現基于實(shi)(shi)景環(huan)境，多角度(du)、全方(fang)(fang)位(wei)方(fang)(fang)案展示。

5.景觀綠化BIM設計(ji)

以往(wang)景(jing)(jing)觀(guan)設(she)計都是(shi)以效果圖的方(fang)式展(zhan)(zhan)(zhan)示(shi)最漂亮(liang)的時段(duan)，然而(er)一年(nian)四季(ji)景(jing)(jing)觀(guan)不同。為(wei)了(le)向(xiang)業主(zhu)展(zhan)(zhan)(zhan)示(shi)多季(ji)節、更真實(shi)的景(jing)(jing)觀(guan)設(she)計，項(xiang)目組基于Open Roads Designer和(he)LumenRT軟件，快速實(shi)現(xian)景(jing)(jing)觀(guan)綠化(hua)植物(wu)的布設(she)和(he)展(zhan)(zhan)(zhan)示(shi)，將(jiang)項(xiang)目區域景(jing)(jing)觀(guan)方(fang)案(an)根據四季(ji)變化(hua)全(quan)面呈(cheng)現(xian)和(he)論證，為(wei)方(fang)案(an)的全(quan)面優化(hua)論證提供了(le)新的方(fang)法和(he)技(ji)術。

BIM應(ying)用(yong)

1.方案快速比(bi)選

立(li)交橋方(fang)案優(you)化比選

路線立交方(fang)案(an)優化(hua)比選

項目地(di)(di)處發(fa)達地(di)(di)區，土地(di)(di)資(zi)源(yuan)稀缺，走(zou)廊內用地(di)(di)受限(xian)，路(lu)線立交的優化難(nan)度(du)(du)極大。針(zhen)對(dui)這一問題，創新采用BIM道路(lu)設計(ji)，實現(xian)了路(lu)線立交方案(an)的快速設計(ji)，并結合拆遷(qian)、技術經濟指(zhi)標實現(xian)多方案(an)的快速優化比選，大幅提高設計(ji)的品(pin)質和水平，得(de)到了業(ye)主和相(xiang)關專家(jia)的高度(du)(du)好評(ping)。

橋梁方案(an)優化比選

橋梁方案(an)的快速(su)設計(ji)和優化比選(xuan)

本項目為市政工程(cheng)，業(ye)主對于景觀要求(qiu)非常(chang)高，在橋梁(liang)(liang)方(fang)面，要求(qiu)采用(yong)復雜的(de)景觀造型。項目針對橋梁(liang)(liang)設計中(zhong)的(de)問題，創新采用(yong)橋梁(liang)(liang)BIM設計，實現復雜異型結(jie)(jie)構（花瓶(ping)墩、鋼箱(xiang)梁(liang)(liang)、鋼混組(zu)合梁(liang)(liang)等）的(de)構建(jian)。并結(jie)(jie)合景觀要求(qiu)、地質條件(jian)，在方(fang)案(an)初期實現橋梁(liang)(liang)結(jie)(jie)構方(fang)案(an)比選(xuan)和優化(hua)，大(da)幅提高了橋梁(liang)(liang)設計質量。

綜合管廊(lang)的方(fang)案優化

管廊方案優化(hua)論(lun)證(zheng)

本(ben)項(xiang)目用地空(kong)間非常有限，地下管(guan)線(xian)(xian)密(mi)(mi)布，橋(qiao)梁密(mi)(mi)集，周邊水(shui)庫(ku)、大(da)型企業、工廠、物流園區等(deng)既有建(jian)筑不受道(dao)路擴建(jian)影(ying)響，致使綜(zong)合(he)(he)管(guan)線(xian)(xian)的(de)線(xian)(xian)位設計(ji)造成了巨大(da)的(de)困(kun)難。在綜(zong)合(he)(he)管(guan)廊的(de)設計(ji)上，利用BIM技術的(de)可視(shi)化、碰(peng)撞檢測(ce)、協調性，對(dui)綜(zong)合(he)(he)管(guan)廊的(de)線(xian)(xian)位布設進行優化調整，在施(shi)工前解決問題，減少了設計(ji)變更，避免了不必要(yao)的(de)窩工返工。

管線(xian)遷(qian)改方案比選優(you)化

2.現狀管線遷改

項目區域地下(xia)管(guan)(guan)網密(mi)(mi)布，對(dui)項目設計方(fang)(fang)案和實(shi)施影響非(fei)常大(da)，尤其是管(guan)(guan)廊布設和管(guan)(guan)線遷(qian)(qian)改(gai)的(de)難度極大(da)。項目組利(li)用BIM技術可(ke)視化的(de)優(you)(you)勢，在(zai)地下(xia)密(mi)(mi)布的(de)構造物(wu)基礎和管(guan)(guan)網中(zhong)，通過道路、橋(qiao)梁、綜合(he)管(guan)(guan)廊各專業間協同設計，比選出最優(you)(you)的(de)管(guan)(guan)廊方(fang)(fang)案和管(guan)(guan)線遷(qian)(qian)改(gai)方(fang)(fang)案。

3.改建項目方(fang)案創新展(zhan)示

實景技(ji)(ji)術對(dui)既有高速公路現(xian)(xian)狀有清楚(chu)的表達和(he)描(miao)述，而BIM設計技(ji)(ji)術又能夠(gou)充分(fen)展示和(he)呈(cheng)現(xian)(xian)改造(zao)后項(xiang)目區域的情況。本項(xiang)目應用實景技(ji)(ji)術和(he)BIM技(ji)(ji)術，創新交流方式，將既有現(xian)(xian)狀與改造(zao)后項(xiang)目情況通過(guo)技(ji)(ji)術手段，實時對(dui)比呈(cheng)現(xian)(xian)，充分(fen)和(he)清楚(chu)地(di)表達項(xiang)目建成對(dui)周(zhou)邊環境的影(ying)響。

4.征地拆遷

本項目(mu)地處發展成(cheng)熟區域，改建方案相(xiang)較(jiao)原(yuan)高速公(gong)路斷面拓寬了50多米(mi)。沿線(xian)受民治水庫、既有互通立(li)交、平(ping)南鐵(tie)路、華為公(gong)司、富士康公(gong)司等影響，征地拆(chai)遷(qian)(qian)難度和(he)費用極(ji)大(da)，拆(chai)遷(qian)(qian)方案的優劣直接關系項目(mu)的實施難度和(he)工程造價。項目(mu)組通過BIM技(ji)術的可視化優勢(shi)，結合(he)周邊(bian)用地情況，反(fan)復(fu)論(lun)證優化征拆(chai)方案，最大(da)限度地將拆(chai)遷(qian)(qian)量(liang)降(jiang)到(dao)最低(di)，全線(xian)僅(jin)僅(jin)拆(chai)遷(qian)(qian)57834平(ping)方米(mi)。同時(shi)在征拆(chai)方案的交流(liu)和(he)協(xie)調過程中，BIM提(ti)供(gong)了良好(hao)的溝(gou)通平(ping)臺，使得(de)主管領導和(he)公(gong)眾(zhong)能夠(gou)快速理解方案，對(dui)于(yu)征地拆(chai)遷(qian)(qian)給予了很(hen)大(da)的支持。

5.施工期交通疏(shu)解(jie)

項目(mu)是深圳市乃至珠三(san)角快速(su)路(lu)網中(zhong)一條(tiao)重要(yao)的(de)南北向快速(su)干(gan)道，交(jiao)通(tong)繁忙，改(gai)造(zao)(zao)期間交(jiao)通(tong)組織難度大，且(qie)需要(yao)在不中(zhong)斷交(jiao)通(tong)的(de)條(tiao)件下(xia)實(shi)施改(gai)造(zao)(zao)擴建。針對(dui)這一難題(ti)，項目(mu)組通(tong)過BIM技(ji)術開(kai)展(zhan)(zhan)了施工期間交(jiao)通(tong)疏解的(de)方案論證，模(mo)擬分析施工期間各(ge)階(jie)段各(ge)區間存在的(de)疏解難題(ti)和(he)解決途徑，最終提出(chu)最優的(de)交(jiao)通(tong)疏解方案，得到了業主、交(jiao)警等相關部門的(de)理解和(he)支(zhi)持(chi)，有效地(di)推(tui)動了項目(mu)的(de)順利開(kai)展(zhan)(zhan)。

本項(xiang)目作為(wei)(wei)深(shen)圳(zhen)市(shi)重點工(gong)程(cheng)，設(she)(she)計(ji)要求(qiu)極(ji)高，通(tong)過BIM技術在設(she)(she)計(ji)階段的(de)應(ying)用和創(chuang)新，解(jie)(jie)決了(le)(le)各專業方案(an)論證優化(hua)(hua)、施工(gong)期(qi)交通(tong)疏解(jie)(jie)、施工(gong)組織(zhi)、景(jing)觀優化(hua)(hua)提升等難題，探索(suo)形(xing)成了(le)(le)一套行之(zhi)有效的(de)市(shi)政工(gong)程(cheng)BIM技術綜合解(jie)(jie)決方案(an)，并建(jian)立了(le)(le)一支既懂專業，又(you)熟練應(ying)用BIM設(she)(she)計(ji)的(de)專業技術隊伍。這些成果和經驗將為(wei)(wei)后續(xu)項(xiang)目提供可推(tui)廣(guang)、可借鑒、可復制的(de)解(jie)(jie)決方法和流程(cheng)，為(wei)(wei)發達地區改(gai)擴建(jian)項(xiang)目起(qi)到推(tui)動(dong)和示范(fan)引(yin)領(ling)作用。

未來，在(zai)上(shang)述研發成(cheng)果的(de)基礎上(shang)，結(jie)合梅觀(guan)項目的(de)建設、運(yun)營管理和(he)養護(hu)需求，將BIM技(ji)術(shu)向縱(zong)深方向推進，構建建設和(he)運(yun)營管理平(ping)臺(tai)。同時結(jie)合更多(duo)的(de)工程項目，開展BIM應用(yong)和(he)技(ji)術(shu)探索，總(zong)結(jie)公路(lu)(lu)市政BIM技(ji)術(shu)標準規范，構建公路(lu)(lu)市政行業(ye)BIM標準體系，助推BIM技(ji)術(shu)在(zai)全行業(ye)全生命(ming)期廣泛(fan)應用(yong)。

授權轉(zhuan)載于：橋梁雜志

原標題：深圳梅觀高速公(gong)路(lu)上的BIM設計(ji)應用

作(zuo)者 / 程(cheng)鵬 劉向陽 張(zhang)峰