公司名称:中交第二公路勘察设计研究院有限公司
项目地址:贵州省都匀至安顺高速公路
应用软件:Autodesk® Revit® Autodesk® Civil 3D® Autodesk® InfraWorks® Autodesk® Navisworks® Autodesk® 3ds Max® Autodesk® Dynamo
目前国内BIM技术广泛应用于建筑工程,由于其巨大的应用价值,后被推广到各个行业领域。但是建筑工程多为点状、相对集中,标准化程度较高, 本项目作为典型的带状工程, 与之区别较大。公路工程里程长且涉及范围广,基础数据庞大,与地理信息关系密切。
本项目在实施工程中,首先解决公路工程的模型整合, 也就是“BIM+GIS”的融合问题,其次解决大体量BIM模型的承载问题。结合实际情况, 通过二次研发,将传统的路线和桥梁设计软件与BIM建模软件对接,继承设计软件的专业逻辑,将设计成果直接转化为BIM模型,做到了在兼顾设计效率与习惯的前提下,实现公路、桥梁设计与BIM技术的对接,大大提高建模效率。
— 陈中治
BIM应用推广中心主任
中交第二公路勘察设计研究院有限公司
中交第二公路勘察设计研究院有限公司(简称中交二公院)始建于1964年,注册资本8.72亿元人民币,具有工程勘察、设计(公路、市政、建筑、轨道)、咨询、监理、测绘、招标代理、水土保持、地质灾害防治(勘察、设计、监理、施工)、风景园林等国家甲级资质,是我国公路勘察设计行业综合实力最强的企业之一,连年入榜“中国工程设计企业60强”,2008年被认定为“国家高新技术企业”。
都匀至安顺高速公路是贵州省高速公路网的重要组成部分,是西南地区通往珠三角最快捷的通道,也是交通运输部认定的第一批公路BIM技术应用示范工程之一,该项目建设具有重要意义。项目总里程282.9公里,桥隧比46.6%,总造价446.3亿元,平均每公里造价为1.58亿元。测绘区域面积达到1000平方公里以上,基础数据达到100G以上,是一个典型的带状工程。
项目有多种路基宽度,并有大量改扩建段落,项目实施难度大,有以下特点:自然条件复杂,路线布设难度大, 线位受规划区、保护区等影响,与公路、铁路和重要管线交叉,改扩建工程设计方案选择困难,改扩建段落动态交通组织难以表达和钢结构桥梁,设计精度要求高的特点。
本项目BIM技术应用目标为:直观反映项目环境影响因素,在三维环境中展示并确定设计方案,简单高效建立BIM模型,采用新技术来进行改扩建工程设计,对交通组织进行动态仿真模拟,精细化设计钢结构桥梁,设计成果能在各种终端上轻量化使用,模型数据能直接与建设管理平台对接。
本项目应用BIM技术主要在路线方案选择、桥梁方案选择、方案展示与沟通、设计成果验证与优化、钢结构桥梁深化设计、改扩建工程、可视化施工技术交底和建设管理平台的对接共八个方面进行了应用。
依据该项目的1:2000地形图、实测横断面及地面线数据进行三角构网,建立地形曲面、DEM地形数据等,形成数字化的地形。将该项目高分辨率卫星测量、航空摄影测量、三维激光测量等多来源多精度的影像数据进行整理,并与实际地形进行匹配,形成项目的DOM数据。将整理形成的DEM数据与DOM数据融合,形成三维真实的项目区域地面环境模型。
该项目里程较长,沿线与多条既有铁路、重要公路、天然气管道、高压线交叉,也与沿线的城镇规划区、保护区、矿区、风景区等干扰,穿过沿线的不良地质范围(包括褶皱、断层、崩塌、滑坡和顺层边坡),还跨越清水江、桐水河、松敏河、长山河和老棉河共五条大型河流。通过沿线实际调查和相关主管部门提供的资料,将上述环境对象的范围和相互位置关系添加到地面模型中去,形成环境信息模型。
方案阶段,通过公司自主研发的路线专家系统,实现道路参数化设计,并自动生成BIM模型。
对项目桥梁和隧道进行参数化方案设计,直接生成方案级的三维模型。
在Autodesk Infraworks中将生成的工程模型与地面模型融合,直观展现设计方案,便于路线方案选择。
桥梁模型可在三维环境中验证孔径布置、上下构选型、通航情况等的合理性。
对于特殊桥梁,通过BIM手段构建多方案概念模型,结合地形、通航、技术难度等方面,辅助方案决策。
通过多方案比选,重点针对桥梁关键部件造型、装饰、与周围环境协调等,进一步优选设计方案。
方案确定后,完善模型细节,如标志标牌、植被、服务设施、车辆等,实现项目参与方以BIM模型为媒介进行信息共享和协同工作。
依托BIM+GIS技术,对整个项目大范围布设方案进行漫游,辅助路线走向、大型枢纽互通、特殊桥梁等设计细节的论证,为工程项目提供高质量的设计方法。由于模型文件体量大,使用不便,研发了基于互联网的模型集成平台,实现BIM成果的轻量化远程使用。
研发路线专家系统和Autodesk Civil 3D的数据接口,路线数据可直接导入Autodesk Civil 3D,对设计成果作进一步验证和优化。
常规桥梁采用桥梁专家系统参数化设计,结合Autodesk Dynamo,研发实现在Autodesk Revit中基于设计成果的快速建模,实现桥梁设计软件与BIM软件的结合。
对于复杂变截面桥梁,采用部件编辑器定制相应部件,直接生成上构模型。
下部结构采用Autodesk Revit定制特殊族来建立,上下构整合后,模型与设计成果完全一致,可将模型直接运用于施工定位等应用中。
基于三维实景环境,对设计成果进行全面核查,如构造物设置、模拟驾驶、净空核查等。通过对设计成果多层次、多视角、多专业的核查,及时发现设计错漏,指导设计优化。
对于钢结构桥梁,运用BIM技术可进行三维精细化设计,提高设计质量。
在虚拟环境中进行拼装测试,提前发现问题。对适合预加工的构件,将BIM模型数据直接交付加工厂商,实现数控设备自动制造。
对于改扩建段落中的既有植被、道路、桥梁、隧道等地物,采用机载激光三维测量获取既有道路的地表信息,数据解析后形成地形地物三维模型。
以原道路模型为基础,依托BIM技术,对复杂工点改扩建方案进行直观展示,方便方案论证与选择。对于改造方案复杂的大型枢纽互通,将BIM模型与Unity3D结合,直观呈现改扩建实施步骤,有利于方案合理性论证。
结合专业的交通仿真分析软件,实现基于BIM模型的4D交通组织设计,动态反映交通组织全过程。包括区段的交通运行状况展示,工点交通组织方案展示,并模拟交通管制措施的合理性。
BIM技术可为关键施工步骤进行过程模拟和工艺模拟,提供可视化解决方案,对施工单位进行设计交底,针对施工组织计划和施工作业指导书而制作的关键步骤施工动画,辅助完成设计成果向施工环节移交。
在完成设计阶段BIM模型后,搭建基于BIM的工程信息管理平台,通过研发打通与施工建设管理平台间的数据通道,配合项目建设管理。该平台将BIM模型的信息数据将运用于建设期管理过程中,实现设计成果的数字化交付。
本项目BIM技术主要应用在路线方案选择、桥梁方案选择、方案展示与沟通、设计成果验证与优化、钢结构桥梁深化设计、改扩建工程、可视化施工技术交底和建设管理平台的对接等八个方面。针对设计阶段BIM技术应用,并积极开展建设管理应用研究,排查设计错漏、规划施工工序、提升工程品质、实现数字化交付。通过在本项目中应用BIM技术,提高项目的信息化水平,为贵州省乃至全国范围的后续公路项目提供技术积累。
—陈中治
BIM应用推广中心主任
中交第二公路勘察设计研究院有限公司
1、与传统设计软件的综合运用
通过研发,将传统路桥设计软件与BIM软件结合,完成设计同时,设计数据直接为BIM软件应用,避免翻模。
采用研发升级后的系统,项目人员经过短期培训,即可根据设计成果生成BIM模型,并开展方案展示和成果优化工作。
充分利用参数化工具开发专业族与部件,以实现同类工程构件快速参数化建模,大幅提高建模效率。
以“互联网+BIM”为技术核心,实现多种设备对项目模型的浏览与信息查询,配合各参与方完成方案论证与技术交流等多种工程应用。
借助多种新技术,从原道路信息采集、改扩建方案论证、具体实施步骤和交通组织仿真模拟等方面形成全新的应用流程。
通过该平台,BIM模型数据能直接运用于建设管理过程中,真正实现BIM模型作为信息载体进行应用的目标,可推动设计成果数字化交付的进程。
目前,正是交通运输行业由传统二维平面设计向空间BIM三维技术战略转型的重要阶段。中交二公院作为我国公路勘察设计行业综合实力最强的企业之一,拟将BIM技术在典型公路工程项目中的应用经验与业内同行进行交流,期望逐渐形成更成熟的公路工程BIM技术成套解决方案,并在行业内推广应用,促进工程信息化技术升级。
—陈中治
BIM应用推广中心主任
中交第二公路勘察设计研究院有限公司
在国家关于智慧交通、绿色交通和品质工程等宏观政策的引领下,我院采用BIM技术针对本项目积极展开多方面的研究和应用,全力推进新技术的探索、验证、应用和推广工作。公司将继续发挥行业优势,采用BIM技术全面提升设计质量,打造优质示范工程,提升企业形象,为我国工程建设行业树立新标杆!
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