中交一公院打造全生命周期BIM技術(shù)應用

文

在國家“創(chuàng)新驅(qū)動”戰(zhàn)略、“一帶一路”倡議及“交通強國”目標的引導下，交通行業(yè)正在積極推進技術(shù)改革及模式創(chuàng)新工作。建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）技術(shù)在交通領(lǐng)域的應用是推進交通行業(yè)轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的重要支撐，也是走出國門參與國際工程建設市場競爭必備的能力之一。當下，BIM在我國的發(fā)展還處于初級階段，在技術(shù)標準、核心軟件和人才儲備等方面還有很長的路要走，面對旺盛的行業(yè)技術(shù)需求，如何將BIM技術(shù)應用于工程項目全生命周期，是交通領(lǐng)域當前的技術(shù)熱點。

中交第一公路勘察設計研究院有限公司（簡稱“中交一公院”）作為我國傳統(tǒng)公路設計行業(yè)的領(lǐng)頭羊和路橋新技術(shù)的探索者，在2016年成立了BIM技術(shù)研發(fā)與應用中心，從標準編制、軟件開發(fā)及項目應用3個方面全面推進BIM技術(shù)在交通領(lǐng)域的應用，探索并初步形成了一套較為完善的BIM技術(shù)解決方案，可為同類項目的應用提供借鑒。

標準編制

中交一公院BIM中心在成立之初，積極跟蹤行業(yè)技術(shù)政策，搶先申請并承擔交通運輸部《公路工程信息模型統(tǒng)一標準》和《公路工程設計信息模型應用標準》兩部行業(yè)BIM標準，以及中國交建企業(yè)公路BIM標準的主編工作。通過與清華大學、buildingSMART等國內(nèi)外頂尖組織深度聯(lián)合，在充分借鑒國內(nèi)外已有成果和建筑、鐵路等相關(guān)行業(yè)發(fā)展經(jīng)驗的基礎上，結(jié)合典型項目，全力推進標準編制工作，助力行業(yè)發(fā)展。

BIM技術(shù)在梅觀高速公路項目應用

CNCCBIM軟件發(fā)布會

軟件開發(fā)

軟件開發(fā)是促進BIM技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，其開發(fā)過程既要與工程實際相結(jié)合，又要充分考慮國內(nèi)現(xiàn)有的設計規(guī)范。公路市政工程具有長大帶狀規(guī)模和海量數(shù)據(jù)存儲等特點，因此，軟件平臺必須具有強大的數(shù)據(jù)承載能力和完備的專業(yè)基礎功能。中交一公院通過引進國外優(yōu)勢平臺，開發(fā)了國內(nèi)適用的首款道路工程BIM正向設計軟件——CNCCBIM OpenRoads，利用BIM參數(shù)化建模技術(shù)建立道路、橋梁、隧道等專業(yè)的參數(shù)化構(gòu)建庫，以路線為基礎，參考集成各專業(yè)BIM模型，最后形成項目總裝模型，并通過動態(tài)視圖等技術(shù)實現(xiàn)基于BIM的快速出圖。

項目應用

BIM技術(shù)的最大價值在于項目全生命周期的應用，國內(nèi)很多項目在全生命周期領(lǐng)域都有一定程度的探索，但是這些應用都非常有限，主要集中在碰撞檢查、工程量計算、方案優(yōu)化與模擬、資料數(shù)字化等方面，缺少BIM技術(shù)在一個項目全生命周期內(nèi)的應用。只有在項目設計、施工、運維的各階段完整地應用BIM技術(shù)，才能將BIM技術(shù)的應用流程標準化，規(guī)范化，才能在本質(zhì)上推動BIM技術(shù)的發(fā)展。

廣東深圳梅觀高速公路項目是國家高速公路網(wǎng)G94中的一段，全長8.5公里，起于梅林關(guān)，終于石清大道，共設互通式立交8處、橋梁37座、綜合管廊總長約17.6公里，總投資95.9億元。項目地處城市成熟區(qū)域，路網(wǎng)密度大、地下管線復雜，同時又面臨景觀要求高、施工協(xié)調(diào)困難、設計周期短等突出問題，傳統(tǒng)設計手段難以滿足要求，而采用BIM技術(shù)可有效解決項目難題。

該項目著眼于全生命周期的BIM深度應用，在設計階段，采用無人機傾斜攝影技術(shù)構(gòu)建了高精度的實景模型，結(jié)合我國市政道路設計規(guī)范，自主研發(fā)了道路、橋梁、管廊、景觀綠化等多專業(yè)的設計建模軟件，快速完成全線復雜平、縱、橫斷面及三維道路BIM模型的設計與構(gòu)建，實現(xiàn)了基于BIM的正向設計，提出了運維養(yǎng)護階段的BIM應用計劃，初步形成了一套較為完善的BIM技術(shù)解決方案。憑借突出的技術(shù)創(chuàng)新，中交一公院榮獲2017年全球縱覽基礎設施峰會Be創(chuàng)新獎、首屆中國公路學會交通BIM工程創(chuàng)新獎特等獎和第三屆中國建設工程BIM大賽一等獎等多項殊榮。

BIM正向設計應用點

三維設計基礎環(huán)境模型

道路BIM模型

鋼箱梁BIM模型

綜合管廊BIM模型

· 構(gòu)建精準三維基礎環(huán)境

構(gòu)建地形模型（DTM）。依據(jù)外業(yè)測量、地形圖等數(shù)據(jù)，通過CNCCBIM軟件快速創(chuàng)建了項目區(qū)域準確的地形模型，直觀反映地形狀況，為三維BIM設計提供了環(huán)境數(shù)據(jù)。構(gòu)建三維地質(zhì)模型。地質(zhì)條件關(guān)乎設計質(zhì)量，項目組研發(fā)了地質(zhì)建模軟件，根據(jù)項目勘探的原始鉆孔、地質(zhì)剖面圖等數(shù)據(jù)，建立了項目區(qū)域三維地質(zhì)模型，直觀反映地質(zhì)狀況。構(gòu)建地面實景模型。采用無人機傾斜攝影測量技術(shù)，構(gòu)建了高精度的實景模型，現(xiàn)實感強，可測量，為設計提供了可視化的設計環(huán)境。

· BIM正向設計

道路BIM正向設計：梅觀高速公路項目互通立交密集，設計難度大。項目組創(chuàng)新性地研發(fā)了道路工程BIM正向設計軟件CNCCBIM OpenRoads。該軟件基于精準的三維基礎環(huán)境，結(jié)合項目實際，定制了符合我國規(guī)范要求的參數(shù)化橫斷面模板，通過參數(shù)化技術(shù)快速完成道路BIM設計，創(chuàng)建精準的道路BIM信息模型，并基于BIM模型剖切，實現(xiàn)了道路工程二維圖紙和報表的自動生成，模型與圖紙實時關(guān)聯(lián)，確保了圖紙與模型的一致性和準確性，滿足了行業(yè)交付要求。

橋梁BIM正向設計：全線橋梁大部分位于互通立交區(qū)域，橋梁形式多樣，上部結(jié)構(gòu)涵蓋鋼箱梁、鋼混組合梁等7種形式。項目組研發(fā)了上部結(jié)構(gòu)參數(shù)化設計軟件，快速完成全線變截面、曲線梁三維BIM設計。針對箱梁，研發(fā)了參數(shù)化懸臂現(xiàn)澆變高箱梁、節(jié)段預制箱梁設計工具，通過設計參數(shù)控制，快速完成全線5處跨鐵路現(xiàn)澆變高箱梁和約3830米節(jié)段預制箱梁的三維BIM設計。

綜合管廊BIM正向設計：梅觀項目地下環(huán)境復雜，沿線通訊、燃氣、給排水等管線密布，設計面臨管線布設、改遷等問題。項目組研發(fā)了CNCCBIM管廊設計工具集，建立了參數(shù)化管廊截面、節(jié)點構(gòu)件庫，快速完成約16.5公里的管廊BIM設計，并且通過BIM可視化、碰撞檢查等技術(shù)，實現(xiàn)了管廊的精準布設與改遷優(yōu)化。

· 全方位、立體化溝通展示

集成實景、地下管線、道路、橋梁、綜合管廊、景觀天橋、綠化等模型，利用LumenRT軟件對項目進行全線漫游與動態(tài)可視化展示，真實呈現(xiàn)設計效果，實現(xiàn)全方位、多立體的方案比選與設計優(yōu)化。

· 數(shù)字化交付

將項目的設計資料、BIM模型、圖紙、表格、工作文檔等數(shù)字化成果文件，集成后發(fā)布為iModel數(shù)據(jù)庫格式，利用Navigator等數(shù)字化交付平臺在桌面端、移動設備和Web端查看和管理。