探索投建一体化BIM 应用新模式

文/郭玉龙 向正松 李金阳 秦春伟

地形地质情况复杂，施工地势险要，项目选线难度高，悬索桥结构体系复杂——位于习水县习酒镇的赤水河大桥，其建设难度不言而喻。

四川公路桥梁建设集团有限公司勘察设计分公司（以下简称“勘察设计分公司”）以赤水河大桥项目为依托，探索投建一体化项目BIM 技术应用新模式，寻找出一条有效推广BIM 技术的路径。建设伊始应用BIM 技术的目标是提高项目设计质量，减少施工阶段变更，提升沟通效率和设计施工效率，节约建设工期，从而节约投资，同时兼顾考虑特大桥建、管、养全生命周期的建设理念，发挥投建一体化的优势。

赤水河大桥四川岸数值模拟

BIM 实施路线

根据项目特点，勘察设计分公司采用Bentley 等软件完成全桥建模工作，全桥模型精度为LOD300。通过软件建立精确的桥梁模型实体，能够根据模型进行构件的加工制造，构件信息包括几何尺寸、材料类别、工程数量、构件编码等产品信息，模型信息量与施工图设计完成时的CAD 图纸上的信息量保持一致。利用模型进行主桥复杂构件的三维出图与钢结构的加工制造，同时对主索鞍、散索鞍、索夹和钢桁梁等钢结构做深化设计，能够精确统计用钢量。模型完成后，将模型上传至二次开发的GIS 平台，进行BIM+GIS 展示。

此外，运用多旋翼无人机加上倾斜相机航拍项目现场，对项目场地做三维地形测绘，可视化采集桥位区地形地貌。无人机航拍的数据导入ContextCapture进行实景建模，建立场地的三维数字模型。采集和可视化现有场地条件，形成详细、精确的三维数字模型。项目初步设计阶段测绘精度为1 ∶2000，施工图设计阶段测绘精度为1 ∶500。利用这些数据辅助科学决策，加快方案设计流程。通过三维场地测绘，能够解决现场险要地势测绘困难及采样点不足，加快方案设计效率和降低成本。

通过基于MicroStation 自主研发的三维地质模型生成模块，基于地质钻孔数据，快速生成场地范围内的地质模型。三维地质模型展示复杂地质结构，如溶洞不良地质、结构物与管线关系、任意地质剖面切割，二次利用可进行岸坡数值模拟计算、土石方量精确计算。

桥位选址是赤水河大桥整个线路的控制性节点，需要考虑的控制因素较多，同时受控于岔角滩煤矿采空区及压矿区影响。项目采用ORD 生成Q、K、S、Y、X、V 六条路线方案后导入GIS 平台。GIS 技术能够直观反映主线方案桥位处不良地质和采空区的分布情况，运用三维可视化技术快速分析出路线节点工程如桥梁、隧道、高边坡等三维数字场地，便捷查询桥梁主要构件位置处的地形地貌，辅助桥址选择。结合三维倾斜摄影，对索塔、锚碇设置场地的施工难度和合理性进行分析，实现精细化设计。

赤水河大桥桥位处地势陡峭，现场踏勘困难，为了缩短便道方案设计周期。借助于GIS 三维可视化技术辅助便道方案比选。GIS 平台快速统计工程数量，确定工程规模，缩短便道的设计周期。此次方案高效确定了隧道长度最短、造价最低的方案四作为实施方案。

同时三维数字场景直观呈现桥位区地形地貌、构造物空间位置关系，运用BIM 技术快速、合理规划场地大临设施布置，优化施工组织。

此外，BIM 技术在深化设计方面也有其独特的优势，如锚碇精细化设计、索夹设计、钢梁设计等方面。项目利用BIM 三维技术，进行锚碇系统精细化设计，精确高效的坐标输出和碰撞处理方式，解决传统二维设计难点和痛点；依托BIM+GIS技术提出的锚碇永久排水方案，解决锚碇排水难题。

BIM 拓展应用

在项目开展过程中，勘察设计分公司自主研发项目管理平台，以IFC 数据格式为基础，打通了传统软件间数据互通的技术壁垒，确保数据信息的高效流通。平台具有BIM 模型拆分、模型轻量化和统一数据格式的功能，可根据相关编码标准对构件快速编码，经过平台处理完成后的数据通过GIS 端展示，管理平台为项目的建设和运维提供基础模型载体。

锚碇定位

锚碇索股精准设计

施工场地布置

为提高建模效率和高效查询相关模型信息，自主研发出图插件、桩号查询、批量坐标输出和快速打孔等工具，辅助项目BIM 技术的应用。出图插件能快速将三维模型转换为二三维结合的图纸，提高出图效率；查询桩号工具方便建模人员随时查阅、定位设计桩号;查询坐标工具方便建模人员批量查询关键部位坐标，校审图纸，现场人员能够快速查询模型坐标进行施工放样、定位；钢桁梁快速打孔工具能批量打孔并生成螺栓、螺母构件，辅助钢结构建模。

运用VR 技术，将大桥竣工效果虚拟呈现，展现大桥整体设计景观效果。同时，借助VR 技术进行项目沉浸式漫游、可直观查看钢桁梁、索塔、锚碇和索鞍等复杂结构设计和空间位置的合理性。此外，通过仿真驾驶，检验公路停车视距，识别视距是否满足要求，标志标牌设置是否合理、醒目等。

BIM 技术给工程建设带来多维度可视化解决方案，对于大体量、投资高、周期长、参与方多的交通项目来说，BIM 技术将众多工程信息集成，通过信息化的方式实现可追溯、可继承，改变了传统的点对点信息传递模式，解决“信息孤岛”的问题，贯彻了全生命周期的建设运维理念，为智慧交通建设打好基础。

针对公路工程民生属性的要求，BIM 技术的可视化、模拟性提供了直观便捷的沟通方式，协助项目决策，通过BIM 与新兴技术的结合，为传统交通建设难题提供了多样化的解决方案。此次在赤水河大桥建设中应用BIM 技术，解决了山区大跨径悬索桥设计中的难点问题，并提出了相应解决方案，收到良好的效果，对同类型项目具有较强的借鉴意义，具有一定的推广应用价值。