[摘要] BIM技术以其可视性、协调性、模拟性、优化性等特点，为深圳梅观高速公路清湖南段市政道路工程项目的复杂难题的解决提供了良好的帮助。
深圳梅观高速公路清湖南段市政道路工程位于深圳市中部综合组团，为高速公路市政化改造项目，路线全长约8.5km，共设置互通式立交8处，桥梁37座，景观天桥11座，两侧辅道设综合管廊总长约17.6km，总投资约95.9亿元。项目采用城市快速路标准，双向8车道主路，设计速度80km/h;双向6车道辅路，设计速度40km/h;标准断面总宽为90m。本次设计内容主要分为两部分，一是原高速公路改造扩建为城市快速路主路，二是两侧新建城市快速路的辅道。
项目地处城市成熟区域，面临景观要求高、征地拆迁困难、沿线用地受限、路网密度大，且交通繁忙、建设周期短、协调难度大、施工交通组织复杂等突出问题。如何在项目实施过程中减少社会影响，提高工程质量和效率，成为深圳市交委关注的焦点。BIM技术以其可视性、协调性、模拟性、优化性等特点，为本项目复杂难题的解决提供了良好的帮助。
本文结合梅观高速公路清湖南段市政道路工程,研究和探索BIM技术在公路市政领域设计阶段的应用价值。
基础环境的构建
1.实景模型的构建
本项目采用无人机倾斜摄影测量技术，进行全线实景数据的获取，并在沿线布设58个高精度相控点，提高实景模型的精度，最终应用Context Capture软件构建项目区域高精度实景模型28G(相当于1：1000地形图的精度)。
2.地质模型的构建
对于大型综合市政工程设计而言，除了地形、地貌、城市环境以外，地质条件也是关乎设计质量的重要影响因素，对路基、护坡道、桥墩基础的设计都有较大影响。本项目通过基于MicroStation平台研发地质建模工具集，基于勘探的原始钻孔数据、地质剖面图、地质平面图、地形图等数据，快速构建项目区域三维地质模型。
3.管线模型的构建
市政项目建设环境非常复杂，尤其是地下环境，常常受错综复杂的地下管线等设施的制约，而这类项目常常需要向地下要空间。针对这一问题，项目组以Subsurface Utilities研发工具集，根据物探资料，精确完整构建地下管线的BIM模型，准确清晰定位管线位置，为项目的管线迁移、管廊方案布设与优化提供强有力的支撑。
4.基础环境模型集成
最后，将实景模型、三维地质模型、地下管线现状模型集成,形成精确的项目基础环境模型,作为BIM设计的关键基础。
BIM设计
1.道路设计
项目路线走向受两侧用地限制，路网密度大且交通繁忙，双向8车道主路为原高速公路改造扩建的城市快速路，双向6车道辅路为新建城市快速路的辅道。为了满足项目需求和我国公路市政道路设计规范，项目组以Open Roads Designer道路设计软件为基础，建立参数化标准横断面模板库，并通过自主研发道路设计工具，快速完成全线复杂路段平、纵、横断面及三维道路(包含路基、路面、护坡道、护栏等)BIM模型设计和构建，并自动计算道路土石方数量。
2.桥梁BIM设计
项目全线共设桥梁37座，大部分位于互通式立交区域，结构形式多样，上部涵盖钢箱梁、钢—混凝土组合梁、预应力混凝土变截面箱梁等复杂结构，下部有花瓶墩、门架墩、墙式墩等复杂异型结构。针对本项目的桥型特点及设计要求，项目组基于Open Roads Designer的参数化设计技术，建立桥墩、桥台、钢箱梁等构件库，并自主研发桥梁设计与参数化建模工具集，实现桥梁墩高和桩长的自动计算，桥墩、桥台和钢箱梁等的智能布设，有效解决项目中特殊异型结构桥梁的快速设计与模型构建。
3.综合管廊BIM设计
项目所在区域地下环境复杂，沿线通讯、燃气、热力、次高压、给排水等管线密布，综合管廊设计成为项目设计的一大难点。精确合理的综合管廊设计，成为工程成败的一个关键点。项目组基于Open Roads Designer的参数化设计技术，建立管廊截面、节点构件库，并自主研发综合管廊设计工具集，实现管廊的自动布设和建模，为工程实施过程中的管线迁改、管廊布设、管线入廊等问题扫清障碍。
4.天桥BIM设计
项目所在区域是深圳市中轴线景观带的重要组成部分，定位天桥为“一桥一景，争创国际一流”。项目组创新工作方式，按照高标准的要求，完成天桥BIM模型的构建，并将天桥与路线方案、实景模型充分融合，实现基于实景环境，多角度、全方位方案展示。
5.景观绿化BIM设计
以往景观设计都是以效果图的方式展示最漂亮的时段，然而一年四季景观不同。为了向业主展示多季节、更真实的景观设计，项目组基于Open Roads Designer和LumenRT软件，快速实现景观绿化植物的布设和展示，将项目区域景观方案根据四季变化全面呈现和论证，为方案的全面优化论证提供了新的方法和技术。
BIM应用
1.方案快速比选
①路线立交方案优化比选
项目地处发达地区，土地资源稀缺，走廊内用地受限，路线立交的优化难度极大。针对这一问题，创新采用BIM道路设计，实现了路线立交方案的快速设计，并结合拆迁、技术经济指标实现多方案的快速优化比选，大幅提高设计的品质和水平，得到了业主和相关专家的高度好评。
②桥梁方案的快速设计和优化比选
本项目为市政工程，业主对于景观要求非常高，在桥梁方面，要求采用复杂的景观造型。项目针对桥梁设计中的问题，创新采用桥梁BIM设计，实现复杂异型结构(花瓶墩、钢箱梁、钢混组合梁等)的构建。并结合景观要求、地质条件，在方案初期实现桥梁结构方案比选和优化，大幅提高了桥梁设计质量。
③管廊方案优化论证
本项目用地空间非常有限，地下管线密布，桥梁密集，周边水库、大型企业、工厂、物流园区等既有建筑不受道路扩建影响，致使综合管线的线位设计造成了巨大的困难。在综合管廊的设计上，利用BIM技术的可视化、碰撞检测、协调性，对综合管廊的线位布设进行优化调整，在施工前解决问题，减少了设计变更，避免了不必要的窝工返工。
2.现状管线迁改
项目区域地下管网密布，对项目设计方案和实施影响非常大，尤其是管廊布设和管线迁改的难度极大。项目组利用BIM技术可视化的优势，在地下密布的构造物基础和管网中，通过道路、桥梁、综合管廊各专业间协同设计，比选出最优的管廊方案和管线迁改方案。
3.改建项目方案创新展示
实景技术对既有高速公路现状有清楚的表达和描述，而BIM设计技术又能够充分展示和呈现改造后项目区域的情况。本项目应用实景技术和BIM技术，创新交流方式，将既有现状与改造后项目情况通过技术手段，实时对比呈现，充分和清楚地表达项目建成对周边环境的影响。
4.征地拆迁
本项目地处发展成熟区域，改建方案相较原高速公路断面拓宽了50多米。沿线受民治水库、既有互通立交、平南铁路、华为公司、富士康公司等影响，征地拆迁难度和费用极大，拆迁方案的优劣直接关系项目的实施难度和工程造价。项目组通过BIM技术的可视化优势，结合周边用地情况，反复论证优化征拆方案，最大限度地将拆迁量降到最低，全线仅仅拆迁57834平方米。同时在征拆方案的交流和协调过程中，BIM提供了良好的沟通平台，使得主管领导和公众能够快速理解方案，对于征地拆迁给予了很大的支持。
5.施工期交通疏解
项目是深圳市乃至珠三角快速路网中一条重要的南北向快速干道，交通繁忙，改造期间交通组织难度大，且需要在不中断交通的条件下实施改造扩建。针对这一难题，项目组通过BIM技术开展了施工期间交通疏解的方案论证，模拟分析施工期间各阶段各区间存在的疏解难题和解决途径，最终提出最优的交通疏解方案，得到了业主、交警等相关部门的理解和支持，有效地推动了项目的顺利开展。
本项目作为深圳市重点工程，设计要求极高，通过BIM技术在设计阶段的应用和创新，解决了各专业方案论证优化、施工期交通疏解、施工组织、景观优化提升等难题，探索形成了一套行之有效的市政工程BIM技术综合解决方案，并建立了一支既懂专业，又熟练应用BIM设计的专业技术队伍。这些成果和经验将为后续项目提供可推广、可借鉴、可复制的解决方法和流程，为发达地区改扩建项目起到推动和示范引领作用。
未来，在上述研发成果的基础上，结合梅观项目的建设、运营管理和养护需求，将BIM技术向纵深方向推进，构建建设和运营管理平台。同时结合更多的工程项目，开展BIM应用和技术探索，总结公路市政BIM技术标准规范，构建公路市政行业BIM标准体系，助推BIM技术在全行业全生命期广泛应用。
以上就是更高效的BIM建模方法：实景三维与BIM结合在高速公路上的设计应用的内容分享，以供大家参考和学习。大家可以多加练习，才能更好掌握BIM技术。建筑界BIM频道与您一同关注更多BIM最新资讯，分享更多BIM的研究成果，欢迎关注我们~
