探索投建一體化BIM 應用新模式

文/郭玉龍 向正松 李金陽 秦春偉

地形地質情況復雜，施工地勢險要，項目選線難度高，懸索橋結構體系復雜——位于習水縣習酒鎮的赤水河大橋，其建設難度不言而喻。

四川公路橋梁建設集團有限公司勘察設計分公司（以下簡稱“勘察設計分公司”）以赤水河大橋項目為依托，探索投建一體化項目BIM 技術應用新模式，尋找出一條有效推廣BIM 技術的路徑。建設伊始應用BIM 技術的目標是提高項目設計質量，減少施工階段變更，提升溝通效率和設計施工效率，節約建設工期，從而節約投資，同時兼顧考慮特大橋建、管、養全生命周期的建設理念，發揮投建一體化的優勢。

赤水河大橋四川岸數值模擬

BIM 實施路線

根據項目特點，勘察設計分公司采用Bentley 等軟件完成全橋建模工作，全橋模型精度為LOD300。通過軟件建立精確的橋梁模型實體，能夠根據模型進行構件的加工制造，構件信息包括幾何尺寸、材料類別、工程數量、構件編碼等產品信息，模型信息量與施工圖設計完成時的CAD 圖紙上的信息量保持一致。利用模型進行主橋復雜構件的三維出圖與鋼結構的加工制造，同時對主索鞍、散索鞍、索夾和鋼桁梁等鋼結構做深化設計，能夠精確統計用鋼量。模型完成后，將模型上傳至二次開發的GIS 平臺，進行BIM+GIS 展示。

此外，運用多旋翼無人機加上傾斜相機航拍項目現場，對項目場地做三維地形測繪，可視化采集橋位區地形地貌。無人機航拍的數據導入ContextCapture進行實景建模，建立場地的三維數字模型。采集和可視化現有場地條件，形成詳細、精確的三維數字模型。項目初步設計階段測繪精度為1 ∶2000，施工圖設計階段測繪精度為1 ∶500。利用這些數據輔助科學決策，加快方案設計流程。通過三維場地測繪，能夠解決現場險要地勢測繪困難及采樣點不足，加快方案設計效率和降低成本。

通過基于MicroStation 自主研發的三維地質模型生成模塊，基于地質鉆孔數據，快速生成場地范圍內的地質模型。三維地質模型展示復雜地質結構，如溶洞不良地質、結構物與管線關系、任意地質剖面切割，二次利用可進行岸坡數值模擬計算、土石方量精確計算。

橋位選址是赤水河大橋整個線路的控制性節點，需要考慮的控制因素較多，同時受控于岔角灘煤礦采空區及壓礦區影響。項目采用ORD 生成Q、K、S、Y、X、V 六條路線方案后導入GIS 平臺。GIS 技術能夠直觀反映主線方案橋位處不良地質和采空區的分布情況，運用三維可視化技術快速分析出路線節點工程如橋梁、隧道、高邊坡等三維數字場地，便捷查詢橋梁主要構件位置處的地形地貌，輔助橋址選擇。結合三維傾斜攝影，對索塔、錨碇設置場地的施工難度和合理性進行分析，實現精細化設計。

赤水河大橋橋位處地勢陡峭，現場踏勘困難，為了縮短便道方案設計周期。借助于GIS 三維可視化技術輔助便道方案比選。GIS 平臺快速統計工程數量，確定工程規模，縮短便道的設計周期。此次方案高效確定了隧道長度最短、造價最低的方案四作為實施方案。

同時三維數字場景直觀呈現橋位區地形地貌、構造物空間位置關系，運用BIM 技術快速、合理規劃場地大臨設施布置，優化施工組織。

此外，BIM 技術在深化設計方面也有其獨特的優勢，如錨碇精細化設計、索夾設計、鋼梁設計等方面。項目利用BIM 三維技術，進行錨碇系統精細化設計，精確高效的坐標輸出和碰撞處理方式，解決傳統二維設計難點和痛點；依托BIM+GIS技術提出的錨碇永久排水方案，解決錨碇排水難題。

BIM 拓展應用

在項目開展過程中，勘察設計分公司自主研發項目管理平臺，以IFC 數據格式為基礎，打通了傳統軟件間數據互通的技術壁壘，確保數據信息的高效流通。平臺具有BIM 模型拆分、模型輕量化和統一數據格式的功能，可根據相關編碼標準對構件快速編碼，經過平臺處理完成后的數據通過GIS 端展示，管理平臺為項目的建設和運維提供基礎模型載體。

錨碇定位

錨碇索股精準設計

施工場地布置

為提高建模效率和高效查詢相關模型信息，自主研發出圖插件、樁號查詢、批量坐標輸出和快速打孔等工具，輔助項目BIM 技術的應用。出圖插件能快速將三維模型轉換為二三維結合的圖紙，提高出圖效率；查詢樁號工具方便建模人員隨時查閱、定位設計樁號;查詢坐標工具方便建模人員批量查詢關鍵部位坐標，校審圖紙，現場人員能夠快速查詢模型坐標進行施工放樣、定位；鋼桁梁快速打孔工具能批量打孔并生成螺栓、螺母構件，輔助鋼結構建模。

運用VR 技術，將大橋竣工效果虛擬呈現，展現大橋整體設計景觀效果。同時，借助VR 技術進行項目沉浸式漫游、可直觀查看鋼桁梁、索塔、錨碇和索鞍等復雜結構設計和空間位置的合理性。此外，通過仿真駕駛，檢驗公路停車視距，識別視距是否滿足要求，標志標牌設置是否合理、醒目等。

BIM 技術給工程建設帶來多維度可視化解決方案，對于大體量、投資高、周期長、參與方多的交通項目來說，BIM 技術將眾多工程信息集成，通過信息化的方式實現可追溯、可繼承，改變了傳統的點對點信息傳遞模式，解決“信息孤島”的問題，貫徹了全生命周期的建設運維理念，為智慧交通建設打好基礎。

針對公路工程民生屬性的要求，BIM 技術的可視化、模擬性提供了直觀便捷的溝通方式，協助項目決策，通過BIM 與新興技術的結合，為傳統交通建設難題提供了多樣化的解決方案。此次在赤水河大橋建設中應用BIM 技術，解決了山區大跨徑懸索橋設計中的難點問題，并提出了相應解決方案，收到良好的效果，對同類型項目具有較強的借鑒意義，具有一定的推廣應用價值。