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核心看点
随着我国城市化进程的不断加快,城市内国省干线公路改造的趋势日益明显。受城市内复杂环境的影响,国省干线快速化改造项目对设计提出了更高的要求,这就需要采用创新技术手段来提升设计品质。本文以徐韩公路快速化改造项目为例,研究BIM技术在国省干线快速化改造项目设计中的应用,并对研究成果进行总结,以期为BIM技术在公路行业应用的推广提供借鉴和参考。
项目概况
徐韩公路作为徐州城市快速路的重要射线,以及城市空间拓展和沿线产业开发的重要依托,对完善城市东北片区骨架路网、促进城市北部实现高快一体化具有重要意义。项目改造部分全长约6km,南起三环北路–三环东路立交,北至G3京台高速,总投资20.3亿元。项目沿线经过住宅区、工厂区、农业区,全线共有现状相交道路17条。同时,徐韩公路沿线与京杭大运河、郑徐客专铁路均存在交叉,沿线地下包含雨污水、电力、通信、国防光缆等10余种现状管线。
项目改造方案主要采用“主线高架+地面辅路”的快速路形式。主路采用城市快速路标准,设计车速100km/h,辅路采用城市主干路兼一级公路标准,设计车速60km/h。
新旧工程衔接
BIM应用实施
为保证徐韩公路项目的顺利实施,项目组制定了BIM实施指南,对模型拆分及命名标准、模型构建方案、协同要求、交付要求等进行了详细规定。
模型拆分及命名标准
根据项目体量及计算机配置,将模型分为四个分段,同时对各专业模型进行详细的拆分和编码规定,在实现模型精细度的同时,保证了运行的流畅度。
模型拆分
桥梁专业构件拆分
模型构建方案
为保证全专业的实时协同,徐韩公路项目选择Autodesk Revit作为核心建模软件,模型构建基于设计思路,通过Dynamo生成三维路线,以路线为核心,各专业基于路线开展工作。
模型构建方案
协同要求
针对多专业的协同,项目组对中心文件、样板文件、工作集的标准化进行了详细规定,保证各专业人员有相对独立的工作区域,同时保证了整体模型文件的一致性。
中心文件、样本文件及工作集标准化规定
交付要求
为保证设计阶段的成果能满足施工图深度要求,同时又能满足施工阶段应用的要求,项目组依据国标、省标中的相关规定,对模型、构件所需的信息进行了逐一整理,方便各专业人员参照实施。
数据向第三方平台的有效传递
BIM应用创新点
BIM+GIS融合应用
针对徐韩公路项目的复杂性,设计中采用BIM+GIS技术解决设计难点。
一是对项目控制线的核查,设计中经常出现辅路的人行道、匝道桥上部等超出红线的情况,在传统设计中通常凭经验判断,对容易超出红线的范围进行重点核查。通过BIM技术可以建立倾斜摄影模型,在三维空间环境下进行全线核查,检查效率更高。该项目一共核查出9处超出红线的内容,并对其进行了逐一确认和修改。
控制线核查
二是在处理老桥拼宽的问题上,BIM+GIS发挥了重要作用。在做交接段传统设计时,为了防止新老桥接缝处高程差异过大,通常采用设计预留的做法,待施工现场复测完成后再补充,施工时一旦发现问题就会造成较大影响。现在可以通过建立高精度的倾斜摄影模型,使设计模型直接与老桥边线进行拟合,精确匹配老桥坐标与高程。在应用过程中,通过此项技术发现k匝道有一处地面高程有问题,随后通过复测进行了修正,有效避免了设计变更或延长工期情况的发生。
协同设计过程核查
高效的协同设计与管理
针对设计中专业多、软件多的特点,项目组研发了一套新的技术路线,使得所有专业的协同可以在Revit环境中进行。技术路线与现有的设计思维一致,所有专业都是基于路线开展工作,而且保证各专业都可以实时协同,方便后续设计人员快速理解和接受。在整个设计过程中,共核查出几十处问题,并进行了实时修改。
为实现多专业人员的高效管理,项目实施过程中采用了“专业–人员”的两级管理结构,工作集中用不同颜色的模型表示视图中不同人员的工作界面。同时,在标识数据中添加相应的专业与人员信息,并通过对族命名的方式进行统一规定,实现模型中族文件的高效管理。
人员与构件高效管理
标准化与高精度的模型构建方法
在徐韩公路项目实施之前,为满足第三方建设管理平台的应用需求,模型采用4级标准的拆分规定,精确到零件级别。构件包含了设计所需的各项参数,是在后续项目应用中提高效率的基础。同时,项目组编写了构件开发手册,不仅包括构件遵循标准化的开发流程和方法,还包含了构件使用方法,方便构件库后续的应用推广。
四级拆分规定
模型的高精度体现在其不仅包含了设计阶段和建设管理阶段所需的几何与非几何信息,还包含了位置等信息。模型采用7级编码体系,保证了每一个构件的唯一性,还可满足第三方建设管理平台准确读取模型、信息的要求,提升了设计模型面向建设管理阶段的可复用价值。
编码体系及模型信息
模型向建设管理阶段传递
BIM应用成果
根据徐韩公路项目的应用实践,项目组总结了相关经验,并将经验成果应用在横琴环岛改扩建项目、312无锡段改扩建项目等多个项目中,并以此总结形成了《市政道路桥梁隧道工程设计阶段BIM技术应用指南》,以便于在同类项目中推广应用。
同时,通过该项目的应用,积累了一批市政专业常用构件库。道路专业构件可复用于所有典型二三层路面结构形式的道路,桥梁专业构件适用于装配式小箱梁、现浇箱梁桥、各类花瓶墩及柱式墩,管线专业构件适用于所有雨、污水井、雨水口,交通工程专业构件适用于90%的市政项目,大大提高了后续项目的工作效率。
市政专业常用构件库
结语
徐韩公路快速化改造BIM技术应用的创新实践,充分体现了BIM技术在快速路改造项目中的价值。具体而言,包括以下几个方面:一是高标准化的模型可以提高后续项目的工作效率;二是高精度的模型可实现设计阶段数据向建设阶段的有效传递;三是通过该项目总结的快速路改造BIM技术应用的方法,可以指导后续类似项目的实施。未来,BIM技术的应用研究仍任重道远,项目组将砥砺前行、不断突破,以期为提升快速路的建设品质贡献一份力量。(本文作者为华设设计集团股份有限公司张方晴、陈心梦)