随着城市规模的扩大，城市中的交通压力也就越来越大，如何安排合理的城市交通线路也是城市轨道交通规划中非常重要的一环。随着立交工程项目越来越多，我们对于BIM技术的应用需求也就越来越迫切。

    一、项目概况

    南宁市城市东西一南北向快速路立交工程设计为枢纽型互通立交，以桥梁形式为主，地道和路基形式为辅，与云桂高铁相交处均采用地道形式通过，立交最高处为三层，与地面高差约18.5m设计立交左转匝道均采用定向或迂回定向匝道。东西向快速路与南北向快速路为双向六车道，道路等级为城市快速路:匝道为双车道(单车道出入口):地面道路为城市次干路，双向四车道。总投资为16.8亿元，其中建筑安装工程费为10.3亿元。

    二、BIM应用目标和应用点

    作为解决大城市交通问题的基础设施项目，南宁东西一南北向快速路立交工程非常具有代表性。首先它是城市骨架路网上高等级道路的全互通立交:其次，它位于城市最中心的位置，周边地面地下环境复杂，如火车站、高铁、油库、住宅和地下管网等:同时，本工程涉及到专业众多，有交通工程、道路工程、桥梁工程、隧道工程、排水工程、照明绿化等附属工程。因此，在项目中应用BM进行设计的难点主要来自于两个方面，一方面是前面提到的项日本身的设计难度，另一方面是BM应用自身的难度，体现在缺少可借鉴的应用案例和BIM软件的支持不足。

    三、BIM应用难点总结:

    (1)、道路等级高、功能全、规模大

    (2)、建设条件复杂，地面地下环境复杂

    (3)、专业多:路、桥、隧、水

    (4)、缺少基础设施(道桥)项目完整解决的案例

    (5)、现有BIM软件功能对道桥项目工程支持不足通过全面分析项目难点，在BIM团队以及设计支持团队的共同商讨下，制定了本工程的BIM应用目标，即通过南宁市东西南北向快速路立交工程的BIM实施，建立一套适用于基础设施(道桥)项目的全过程全专业的BIM设计解决方案，并形成可以指导其他类似项目的流程和标准。同时，明确了在本工程中用于BIM实施的应用点。确立工程设计BIM实施的应用点，对于有效的完成BIM应用目标具有重要意义。因此，在项目设计之初，项目组成员、BIM团队以及BIM顾问团就本立交项目中可行的应用点进行了深入挖掘和探讨，最终确定了以下13个应用点作为本工程要完成的应用点目标:

    (1)、基于道路曲线的桥隧结构创新建模方法

    (2)、三维立体模型方案比选

    (3)、参数化族库开发与应用

    (4)、全专业协同设计

    (5)、基于BIM的交通仿真

    (6)、基于BIM的交通安全分析

    (7)、基于BIM的工程优化设计

    (8)、碰撞检查

    (9)、施工工序模拟

    (10)、基于BIM模型的全专业的二维出图

    (11)、Revit环境下快速建模工具的开发与应用

    (12)、基于BIM的估算应用

    (13)、三维场景虚拟漫游

    四、BIM实施人员、软硬件、构件库

    在本工程项目设计之初，BIM团队成员已经确定，在专业方面配齐了相应的BIM工程师和组织架构。BIM总负责人由工程经验丰富的主任工程师徐海军担任，下设BIM项目经理和各专业BIM工程师，同时还有工程经验丰富的各专业主任工程师担任专业技术支持团队。

    通过前期的调研、咨询与学习，本工程项目决定使用Autodesk平台的InfrastructureDesignSuite2014中的几款核心软件进行BIM设计。主要用到的BM软件:

    在BIM项目实施的过程中，为了提高设计建模的效率，我院在建立了基础设施(道桥)项目的族库，弥补了当前BIM软件在基础设施族库方面的缺失，族库按专业划分为不同类别。族库中族的建立也是经过精心设计的，对于同一类型的构件，可以适应不同的变化。

    五、BIM实施内容

    根据项目设计之初，项目组成员、BIM团队以及BIM顾问团共同确立的13个BIM应用点目标，南宁市东西-南北向快速路立交工程BIM实施主要由以下几项内容:

    (1)、基于道路曲线的桥隧结构创新建模方法:桥隧结构的三维设计是困扰道桥项目BIM应用的难题之一，这是因为一方面桥隧结构所依附的道路中心线都是空间曲线，另一方面当道路变宽时，桥隧结构的边线和道路中心线变化规律不同，使得Revit等建模工具难以完成桥隧结构的设计，我们通过将Civil3D和Revit功能进行结合，创新的解决了这一建模难题。下图描述了桥隧结构模型在Civil3D和Revit中的建立过程。

    (2)、3D立体模型方案比选:在工可阶段利用方案模型进行不同方案的比较和决策，BIM技术完整地展示了三个方案的技术特点，可以更容易地被专家、业主和公众理解，例如专家关心线形和对铁路的影响，业主则关心用地面积，而公众更关心拆迁问题(在模型中用红色建筑物表示)，BIM技术的使用解决了专业人士与非专业人士的沟通问题，在设计初期就能直观真实的展现方案建成后对现有环境的影响，提高了方案决策的科学性。

    (3)、参数化族库开发与应用:在本节第3点中己经提到，我院根据工程需要开发了基础设施道桥项目的族库。利用所建立的族库，可以快速地完成参数化设计工作。下图展示的是花瓶式桥墩调整参数过程，可以对系梁宽度、截面圆弧半径、立柱间距、桩长等进行修改。建立族库的价值在于可以大幅度提高BIM设计的效率，一次创建，永久使用。通过族库的积累，逐步改变BIM设计相对传统设计方法速度慢的问题。

    (4)、全专业协同设计：为解决传统设计各专业信息沟通不畅而产生的设计问题，我们通过专业间的协同设计，及早发现专业间的冲突，提高了设计质量，避免了设计失误，体现了BIM技术在处理多专业复杂基础设施项目上的优势。

    (5)、基于BIM的交通仿真:当前道桥项目设计基于设计规范和工程经验，但是城市交通问题十分复杂，设计经验往往落后于实际需求，而基于BIM模型的交通仿真分析则避免了经验设计法的不足。例如，在南宁项日中，通过仿真分析发现某些匝道的长度即便满足了规范还是会出现拥堵的情况，反过来无限制的增加车道长度又会产生工程浪费，下图展示了此分析过程和结果。所以，我们将建立好的详细模型导入交通流量分析工具，通过仿真分析逐个解决每一处匝道、每个交叉口的设计问题，如此可以避免了基于经验设计有可能产生的交通拥堵问题，同时也不会盲目地增加工程投资。BIM模型还可以进一步作为城市交通运营管理的平台，甚至可为智能化交通提供帮助。

    (6)、基于BIM的交通安全分析：交通安全也是设计所必须考虑的重要问题。在道路上行驶的车辆，视距是影响交通安全的重要指标，二维分析方法不仅效率低，还会忽略了可能存在的安全问题，而基于BIM模型的视距分析，可以高效、准确的发现并解决问题。下图即是使用BIM软件分析得到的结果。

    (7)、基于BIM的工程优化设计:基础设施投资巨大，如何找到更优化的设计方案?？BIM技术的采用可以为工程优化设计提供帮助。例如，在南宁这种大型互通式立交中，过大的道路净空会带来工程浪费，但是多层立交复杂的道路关系让传统设计方法在控制净空时变得十分困难，(而基于BIM模型，通过C3D中的“三角网体积曲面”这一功能，可以让设计人员更加容易的进行分析和判断。通过对整个立交所有立体交叉道路进行净空分析检查，调整净空富余较大道路的纵断面，例如WN匝道，跨越交叉道路的A点和B点设计高程的平均净空分别降低了4.13m和1.42m。

    (8)、碰撞检查:在老城区建设工程不可避免地会遇到新建结构与原有地下管线碰撞的问题，成为在老城区复杂地下管网环境下进行设计的一大挑战。使用BIM设计可以完成地面和地下环境建模，利用碰撞检查功能发现和解决问题，有效的减少可能在施工中出现的设计变更。在本立交项目工程中发现的桩基与现有管线碰撞70多处，通过BIM模型进行管线搬迁方案设计，最低成本的解决了碰撞问题。

    9)、施工工序模拟:老城区进行工程建设另外一个突出的问题就是建设过程中的“扰民”问题，现有的设计流程和方法往往不能全面考虑施工过程产生的影响，例如本工程中，需要对现状永和路上的旧桥进行拆除重建，由于永和路是一条连通南宁火车站并跨越邕江的重要通道，如何通过合理安排工序，保证施工期间不中断交通是十分重要问题，通过BIM完成了整个过程的模拟，并对结构方案进行了调整，降低了工程建设对公众出行的影响。

    10)、基于BIM模型的全专业的二维出图:在基础设施(路桥)项日全过程设计最后一步是成果的交付，由于基础设施施工企业水平的差异，将模型转换为传统的二维图纸仍是过渡期不可缺少的工作。下图展示了工程中桥梁和结构构造与钢筋出图。

    (11)、Revit环境下快速建模工具的开发与应用:基于道路空间曲线的桥隧结构与基于轴网的建筑结构呈现不同的建模特点，而现有的BIM软件总体上对于桥隧结构建模功能支持不足，我院通过在Revit环境下进行二次开发，来解决这个问题。我院针对桥梁建模需求开发的一系列工具插件。如快速创建桥墩工具，可以通过选择道路中心线、桥墩族，输入桥梁跨径组合，即可完成整座桥梁的桥墩放样，再通过修改附着，完成桥墩顶面和箱梁、底面和地形的关联，大幅度提高了桥墩的建模效率。

    12)、基于BIM的估算应用:BIM模型建立完成之后，就可以利用模型进行相应的工程数量统计和造价计算工作。在BIM模型中，造价信息可以与模型几何属性相关联，模型如果变化，造价信息会相应做出变化。因此，BIM模型将造价信息集成进入之后，对工程设计人员和项目负责人在设计工程中进行决策有巨大价值。下图展示的是BIM模型中集成的造价信息。

    13)、三维场景虚拟漫游:BIM模型建成后，模型可以用于进行项目展示和基于模型的虚拟漫游。业主、专家、公众可以通过在模型中查看、漫游、行走等操作来了解自己所关切的内容，真实的了解工程全貌和工程细节。

    六、BIM实施效果

    通过本大型复杂立交工程的BIM项目实践，我们总结了BIM应用的以下8项实施效果:

    (1)、可视化的方案展示，更容易被专家、业主和公众理解，从而提高了方案决策的科学性。

    (2)、通过协同工作提高工作效率，减少专业之间沟通不畅引起的设计冲突。

    (3)、参数化设计，方便模型修改，提高设计效率。

    (4)、依据交通流分析结果，提高了方案的科学性和合理性。

    (5)、通过交通安全分析，合理的设置标牌和标线，提高安全和舒适性。

    (6)、通过BIM技术在立交工程中净空分析上的使用，最大限度的降低了工程高度，节约造价。

    (7)、基于BIM的关键工序模拟，能够充分考虑各种影响因素，合理规划施工方案。

    (8)、完整建立工程项目周边地面和地下环境，减少传统设计有可能产生的设计变更。

    七、存在问题

    (1)、通过本次BIM项目实践，虽然探索出一套市政道桥的BIM解决方案，但由于软件对于道桥的某些功能仍不完善，并不能完全解决市政道路桥梁的所有内容。

    (2)、族库开发耗费人力物力，并且需要进一步统一开发原则，以适应整个企业的有效应用。

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