代少凯 张 坚 唐超龙

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 贵阳 550000)

新型基础设施建设(简称新基建)，是智慧经济时代以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。新基建背景下交通建设数字化、智慧化的技术发展趋势等成为行业关注的焦点。

建筑信息模型(building information modeling,BIM)是在建设工程及设施全生命期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依次设计、施工、运营的过程和结果的总称[1]，新基建背景下的交通建设数字化、智慧化是基于BIM的大数据应用。传统交通工程设计一般多为二维设计，从设计到建造运维为线性流程，若有设计数据变更，因无法及时取得图面数据，在后期执行和管理过程中信息均有所缺失。BIM技术的引入在理想状态下是提供一个三维可视化、动态更新可协作的共享知识资源，现在BIM技术在交通工程行业的应用方兴未艾，受限于行业整体信息化应用水平和具体三维设计软件工具[2]，完全转型为基于BIM技术的三维数字化设计及进行工程全生命周期顺畅的数据流转应用对行业具有很大的挑战性。笔者团队经过多个项目探索，提出在不脱离传统设计优势前提下的BIM辅助设计加“数据中台”的落地应用方法，下面通过具体桥梁设计案例介绍该方法的实际应用和数据流转应用思路。

1 工程概况

某桥桥位横跨典型的深“V”形峡谷，峡谷两岸岩石建造类型以碳酸盐岩硬质岩为主，地形上为峰峦连绵起伏的山体，地势险峻。场区最高点位于河谷左岸山脊，最低点位于河谷谷底，相对高差达1 240 m，桥轴线距离地面高高差为1 241～1 715 m，相对高差474 m，桥面至河面高差320 m。其中一侧桥轴线附近地势总体为整单斜坡，植被不发育，基岩露头良好，局部地段分布有崩坡堆积，自然坡度32°～55°，平均坡度40°，另外一侧轴线附近地形极为陡峭，自然坡度70°～80°，平均坡度75°，地势严峻给方案和施工图设计增加了较大难度。

2 BIM技术辅助设计

在方案团队和施工图设计团队按照传统设计流程进行设计推进的同时，项目团队在前期即详细策划了BIM技术在设计流程中有针对性地进行辅助协同设计，在发挥传统设计优势的前提下更好地完成项目成果交付[3]。在设计阶段主要策划了勘察及方案辅助设计、三维节点方案评审、颜色方案比选、设计图纸验证及三维施工图交底四点价值应用，辅助设计团队高效进行重难点决策和高质量交付。

2.1 勘察及方案辅助设计

首先，通过无人机完成大比例尺地形图测绘，对岸坡进行三维激光扫描，查明岩体结构面的分布规律、密度、彼此交切情况及咬合状态；然后采用WGMD-9高密度电法仪、EH-4(II)大地电磁仪、钻孔电视设备和钻孔声波设备等设备进行物探试验，对场地的稳定性进行综合判断。并根据一岸地形陡峻近似绝壁的实际情况，创新性地采用一岸无塔的悬索桥结构。该项设计取消了一岸主塔及主缆边跨，于山体中设置滚轴式组合索鞍，由滚轴式组合索鞍实现转索及散索，将主缆锚固于山体中。大幅度减少了该岸边坡开挖防护工程量，具有显著的经济效益。其BIM地形模型及桥型示意图见图1。

图1 BIM地形模型及桥型示意图

2.2 三维节点方案评审

该桥隧道锚位置经多次方案比选，最终确定设置于接线隧道下方，且将隧道锚锚室外偏2.263°，减小与接线隧道施工及运营期的干扰，隧道锚三维模型见图2。由于地形陡峭，隧道锚无法按常规施工方案进洞，经设计人员结合BIM模型反复优化，选择采用200 m施工横洞辅助隧道锚进洞方案，这样缆洞可由内向外出洞，基本实现零仰坡，隧道锚进洞三维方案模型见图3。

图2 隧道锚三维模型

图3 隧道锚进洞三维方案模型

团队根据以往隧道锚塞体会出现不同程度积水的情况，结合BIM模型将一侧隧道锚通过加修排水隧道的方式进行排水，排水隧道三维模型见图4，对另一侧隧道锚后锚室积水通过埋管引排至隧道排水系统后排出，隧道埋管引排三维模型见图5。

图4 排水隧道三维模型

图5 隧道埋管引排三维模型

2.3 颜色方案比选

基于BIM模型辅助业主进行该桥体着色的方案比选，辅助业主从10种颜色方案中快速决策，最终选定10号中国红方案，桥体颜色方案比选设计图见图6。

图6 桥体颜色方案比选设计图

2.4 设计图纸验证及三维施工图交底

通过LOD3.0深度模型的建立，在公司QEO设计质量控制流程的基础上又增加了一道系统图纸校审。在施工图设计交底时，通过交通组织模拟，使参建各方以全局视角和人视角提前感受大桥建成后的行车状态，不同视角交通组织模拟见图7。

图7 不同视角交通组织模拟

设计师运用BIM轻量化模型向各参建单位阐述设计重难点，提高了沟通效率。

3 BIM技术拓展应用

BIM技术的核心是数据协同共享集成应用，二维传统设计的不足在于数据信息在各个阶段是离散的。该项目BIM团队在完成辅助设计的同时实现了“数据中台”的BIM数据集成应用方法，即在常规设计流程中按照后期数据流转需要统一组织模型构件信息，如常用的工程量信息和施工时间参数信息等，通过构件ID编码映射的方式将属性信息从三维设计的软件工具中剥离，形成不依托单一BIM软件工具的数据库。由于现在过度依赖国外BIM产品工具，在国产BIM软件工具没有成熟的大背景下减轻对国外垄断BIM产品的依赖具有重要意义。该项目在工程量提取和施工模拟参数挂接2个应用场景的实验测试中取得了初步成果，基于“数据中台”的数据流转流程见图8。

图8 基于“数据中台”的数据流转流程

3.1 工程量数据统计

通过在Excel表格和模型中预设协调一致的构件编码ID建立映射关系，工程量数据可以和Excel中数据实现双向互通。同时通过对每个模型构件进行标准编码，方便后期BIM信息化平台落定后与平台顺利对接设计工程数据，模型中挂接构件ID编码见图9。

图9 模型中挂接构件ID编码

3.2 基于构件的施工模拟

业主方和施工方基于标准化的设计模型，通过各自预排布的时间进度表单与BIM模型外部数据信息表ID编码对应，较快速地完成了在专业进度模拟软件中关于双方形象进度的对比，对施工组织合理安排和形象进度的模拟展示具有很好的辅助作用，BIM施工模拟见图10。

图10 BIM施工模拟

3.3 BIM构件库及数据中台库

通过多个项目实践的积累可逐步完善桥梁构件库和外部数据中台库。基于Revit的桥梁构件库见图11，该功能显著地提升了同类工程BIM辅助设计的效率和数据标准化程度[4]。数据中台库同时作为数据备份为后期数据流转做好了基础，也为应急情况下切换BIM应用平台提供了有力保障，基于Revit的桥梁构件库界面见图12。

图11 基于Revit的桥梁构件库

图12 数据中台属性分类表界面(以桩基为例)

4 结语

在新基建政策推广的背景下，交通工程的数字化应用是大势所趋，工程数字化应用的基础是数据的标准化。以工程现实问题为导向，在发挥传统设计工具成熟应用的的优势前提下兼顾BIM新技术的应用，不失为现状条件下BIM技术落地应用较好的方法。BIM辅助设计的同时需要做好过程数据集成和解构，通过独立“数据中台”的应用积累逐渐形成企业的标准化数据库，以较小力量点燃不同业务板块数据中台标准化的“星星之火”，再解决不同业务板块的数据联通问题，达到行业基于传统技术优势稳步推进不断改良，开辟基于BIM数据应用的目的。