Bentley BIM系统在高速公路交旅融合示范工程中的应用

（广西交通设计集团有限公司，广西 南宁 530000）

BIM技术在交通行业的应用相对滞后，基于BIM技术的全寿命周期设计技术研究及其应用，具有十分重要的现实意义。

通过Bentley的统一架构、基于MicroStation统一的文件格式保证各专业之间数据无缝传递，建立应用软件与交通项目管理系统之间的数据转换接口，充分利用BIM的直观性、可分析性、可共享性及可管理性等特性，为交通项目设计的各项业务提供准确及时的基础数据与技术分析手段。配合交通项目管理的流程、统计分析等管理手段，实现数据产生、数据使用、流程审批、动态统计、决策分析的完整管理闭环，以提升交通项目的综合管理能力和效率。

一、项目概述

都安至巴马高速公路主线全长119.4km，是广西高速公路网东西向重要通道。该项目将通过“交通/服务区+旅游”相结合的方式，打造集长寿主题休闲度假体验、山地运动康养公园、自驾车营地、自驾车集散、长寿之乡旅游商品购物等于一体的长寿生活特色的交旅融合示范公路。同时，该项目将争创广西首个公路BIM示范项目。

图1 都安至巴马高速公路线路图

二、项目难点

项目建设的特点，是打造绿色高速公路和旅游通道，并采用EPC总承包模式实现设计施工一体化。但项目桥隧比48%，地形地质复杂，建设难度大，具体表现为以下几点：

1.项目规模大、空间距离长。项目主线长119.4km，桥梁长12.66km，隧道长44.06km，共有7处互通，总造价167亿元，涉及多个关键节点和多个部门，综合管理复杂。

2.项目地质和地形条件复杂，项目所经过的区域存在山地和丘陵交错的特点，喀斯特岩溶地貌多，且桥隧比高达47.9%。

3.区域规划协调关系复杂。项目地形复杂、施工交通组织困难，路线选线及结构物设计施工技术难度较大。

4.“高速+旅游”综合设计。项目穿越红水河百里画廊、七百弄风景名胜区、巴马长寿之乡等重要旅游景点，需要综合考虑交旅融合定位和设计。

基于项目建设的难点和需求，采用BIM技术的综合优势管理、设计和优化项目，解决项目难点问题。

三、“BIM+交通”的工程应用

（一）场地勘测应用

1.无人机实景建模

通过无人机航拍获取沿线正摄影像和三维实景模型作为BIM设计的基础资料，利用ContextCapture实景建模，形成详细、精确的三维标识，加快方案设计流程、辅助科学决策。

2.三维地形航测

通过机载激光雷达高精度测绘，实现快速、准确的测量，并快速地创建三维地形曲面，解决传统测绘采样点不足的问题，减少测绘成本。

3.岩土数值模拟和可视化分析

基于地形曲面和钻孔数据，对重要控制节点和复杂地质路段建立三维地质模型，实现项目公路不同要素的三维地形结构、三维物探、三维岩土参数概念模型和可视化表达。并基于地质模型设计桥梁和隧道结构等。

4.三维地质解译

针对特长隧道和地下空间溶洞，建立隧道全线地质模型和溶洞模型，展示地下空间溶洞分布和工程数量，确定隧道围岩等级、查看隧道结构和各地层之间的关系。基于三维地质还可以剖切和投影，自动创建地质的剖面图，实现二维和三维的联动。

（二）方案设计应用

1.征地拆迁分析

项目采用1:500同深度高清正射影像辅助外业勘测，便于前期线位比选、征地拆迁。多角度观察建设方案三维模型与周边建筑物的位置关系，查找碰撞干涉点，确定征地拆迁影响范围。减少基本农田占用及建筑拆迁，提高征地拆迁的准确性。

图2 基于BIM三维智能选线

2.三维智能选线

基于BIM综合考虑工程、环境和社会因素，设定多种控制条件，基于Bentley OpenRoads Designer构建路线模型，通过计算机大量优化分析，在短时间内选出上百个路线方案，以工程费用为优化目标，确保选出最优方案，降低工程建设费用。三维智能选线比传统选线模式效率提高了几十倍。

3.方案比选分析与汇报

采用三维可视化对道路和交叉口的视线区、障碍物，以及事故路段分析，确定可视距离并评估安全度。通过三维设计前后对比分析，向决策者快速传达多种方案设计意图，直观地展示方案设计效果和对周边环境的影响，辅助方案决策。

4.交旅融合重要方案设计

针对该项目的重要节点——大化服务区，采用“BIM+GIS”结合的方式分析服务区的选址和场地规划，再利用BIM模型优化服务区内部的分区和设施，确保服务区、管理区等场地合理布置，最后采用BIM可视化导览和VR交互式场景漫游查看，辅助方案分析与汇报。

图3 大化服务区选址和场地规划

（三）详细设计应用

1.复杂节点三维精细化设计

基于BIM的道路平、纵参数化设计，制定道路横断面模板，自动实现道路多级边坡；通过参数化土木单元快速创建平交口和互通；采用BIM技术创建预应力混凝土精细化模型、特长隧道精细化模型；基于大化服务区三维可视化模型进行环境分析、景观设计。

2.三维参数化设计及出图

基于Bentley Civilstation Bridge建立桥梁参数化构件库，通过套用通用图库自动生成桥梁三维模型，并实现自动更新。利用3D EXPERIENCE构建钢结构桥梁模型。该项目实现了桥梁和涵洞通用图数字化，并基于详细的三维模型剖切出图，替代传统的二维出图。

图4 三维参数化设计图

3.碰撞检测分析

通过利用Navigator设计校审和碰撞检测。查找设计中存在的问题，优化设计空间。通过检测碰撞，发现设计中净空不足等问题，优化设计。

4.BIM与三维数值模拟

基于软件的Prosteel和Proconcrete建立详细的三维数字模型，导出到不同的三维分析软件中，建立ANSYS、FLAC 3D等有限元模型，分析复杂节点桥梁、高大边坡地质等应力扰动区等受力情况，指导设计与施工。

5.BIM协同设计

在项目的详细设计过程中，采用软件的ProjectWise平台协同，按照不同的设计专业分配相应的权限，基于统一的服务器，确保各专业设计人员实时地共享设计信息和资源，并且保留审核和修改过程记录，便于追踪。

（四）数字仿真和交底

1.三维交通仿真模拟

采用VISSIM分析互通和服务区的车流及人流交通、预测和可视化仿真，分析项目未来的交通流量，规划项目节点交通组织和解决方案。将VISSIM分析结果导入Bentley LumenRT进行可视化仿真模拟，用于直观展示交通分析结果，为交通组织决策提供依据。

2.脱平台轻量化交底

项目采用“一个平台+多个终端”的项目信息查询，实现方案阶段和施工阶段多参与方的信息共享和同步。同时将BIM模型通过unity打包完成AR增强交底，或者发布脱平台的三维PDF交底。

3.施工场地布置及仿真

利用BIM模型可视化性能，建立施工场地三维数字模型，合理规划和集成化管理施工场地，减少施工用地、保证现场运输道路通畅。

图5 三维数字模型

4.全景漫游导览和VR展示

针对大化百里画廊服务区，基于Bentley LumenRT构建精细化模型建立VR仿真模型，它可以发布成独立的exe文件用来展示。基于它的交互性，辅助方案汇报和决策。基于BIM设计成果，还可以通过网页全景漫游导览和交底，方便业主和施工人员更好地理解设计意图。

四、应用效果及其创新

基于BIM技术建立数字化的BIM参数模型，将项目相关信息服务于项目的设计、施工、运营全阶段。基于具有完备构造信息的BIM模型，设计人员可利用BIM技术的可视化优点进行三维设计交底，不仅在设计过程中避免信息丢失，在向施工人员交底时可以保证信息的完整性和准确性，从而确保工程的质量。项目的BIM应用效果及其创新点如下：

1.交旅融合BIM示范应用。项目连接巴马长寿之乡、红水河百里画廊旅游区，为贯彻交旅融合发展意见，规划交旅融合示范达到，通过实施交旅融合总体策划，并借助“BIM+GIS”技术优化线位方案和场地规划，充分利用沿线自然和人文景观资源，实现了“交通+旅游”融合及公路功能拓展。

2.推动项目绿色及品质工程建设。项目作为广西交通运输厅品质工程示范项目，基于“BIM+GIS”结合的三维选线统筹资源利用、提高土地利用率；结合三维水文地质充分考虑地下水减少公路建设对当地水资源环境的破坏；采用喷射植被混凝土技术，尽可能保留原有植被，避免破坏岩土自然风光；废旧材料再循环利用，治理污染、节约资源，最终推动了项目绿色和品质工程建设。

3.助力“交通+扶贫”深度融合。项目途经3个国家级贫困县，路线综合考虑贫困区建设发展，贯彻实施深度贫困地区交通脱贫；基于BIM的三维可视化技术助力开发百里画廊服务区、民俗度假村和多个乡村旅游区，拉动当地经济，精准扶贫；基于3S的设计管理系统，将项目沿线贫困地区地块和拆迁信息集成到三维GIS平台，建立贫困信息系统，助力数字脱贫。

4.公路全要素BIM集成示范应用。项目建立了道路、边坡、桥梁、隧道、互通枢纽、服务区、收费站等三维数字化详细模型，并将各个专业信息模型进行集成，实现了高速公路全要素对象BIM集成应用示范。