BIM技术在公路建设项目中的研发与应用实践.pdf

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1、中交第一公路勘察设计研究院有限公司中交第一公路勘察设计研究院有限公司一、BIM技术概述二、我院BIM技术研发与应用实践三、实现的功能与关键技术四、对公路行业BIM技术发展的几点认识汇报内容一、BIM技术概述一、BIM技术概述是通过创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的过程。指通过数字信息仿真模拟工程建筑物所具有的真实信息。几何形状、空间地理位置描述等视觉信息，非几何信息：建设依据、材料信息、构件信息、图纸、采购信息等。BIM通过数字化技术，在计算机中建立一座数字工程实体，一座数字工程实体则提供了一个完整的、具有逻辑映射关系的工程信息库。建筑信息模型（BIM）一、BIM技术概述BIM

2、在国际上工程行业的发展现状设计阶段：设计阶段：进行各专业三维设计，共享三维设计模型数据，避免数据重复录入。能耗分析、绿色建筑分析、日照分析、风环境分析施工阶段：施工阶段：利用三维设计模型数据，进行虚拟建造运营阶段：运营阶段：应急救援方案模拟等3D建模日照分析人流疏散模拟分析一、BIM技术概述BIM在国外：Freedom tower（新WTO）高速公路BIM 美国：2009开始，预算 500 万美元以上的施工项目，要求从设计开始应用 BIM 技术。一、BIM技术概述 英国：大型项目逐步使用BIM技术。BIM在国外：The M25 MotorwayPanama-Canal 沟渠项目建筑行业一、BI

3、M技术概述 北欧国家：自2007年起，国家强制要求建筑设计部分使用BIM。在设计招标将有强制的BIM要求，这些BIM要求将成为项目合同的一部分；需要提交最终BIM模型。BIM在国外：一、BIM技术概述 日本、韩国：有目标2016年实现全部公共设施项目使用BIM 技术。BIM在国外：日本某互通韩国三星城一、BIM技术概述BIM在国内的应用：工业行业建筑行业铁路行业一、BIM技术概述设计专业多需要与准确的空间地理信息关联具有更为巨大的三维模型（数量）需要构建项目周围较大范围的地面三维模型等。公路BIM面临的特点挑战：准确空间信息、大数据量二、我院BIM技术研发与应用实践二、我院BIM技术研发与应用

4、实践 岳潜岳潜山区高速公路数字化集成设计成套技术研究与开发山区高速公路数字化集成设计成套技术研究与开发 湛湛徐公路建设项目数字化管理系统与技术研究徐公路建设项目数字化管理系统与技术研究 杭长杭长客专与杭金衢高速安全评估客专与杭金衢高速安全评估 广州广州至乐昌高速公路樟市至花东段花城花山北互通至乐昌高速公路樟市至花东段花城花山北互通 包茂包茂数字公路平台（进行中）数字公路平台（进行中）二、我院BIM技术研发与应用实践 2004年启动的省级科研项目；实现公路平、纵、横与三维模型关联、互动的三维设计技术；首次建立全线精确三维模型；首次提出公路三维模型编码规则。1、岳潜山区高速公路数字化集成设计成套技

5、术研究与开发三维透视图关联查询三维透视图关联查询数字公路二、我院BIM技术研发与应用实践文件管理查询文件管理查询三维仿真环境三维仿真环境1、岳潜山区高速公路数字化集成设计成套技术研究与开发数字公路二、我院BIM技术研发与应用实践 09年验收结题的实际科研项目；首次实现三维模型与地理信息系统的结合；实现了可视化的检索、查询、实时浏览、多专业的建设管理功能 首次探索数字化施工技术（与GPS结合）。2、湛徐公路建设项目数字化管理系统与技术研究数字公路二、我院BIM技术研发与应用实践仿真平台和数字公路仿真平台和数字公路平台平台关联关联技术技术2、湛徐公路建设项目数字化管理系统与技术研究数字公路二、我院

6、BIM技术研发与应用实践该项目研究成果不仅为高速公路建设项目进度、质量和费用等三大管理任务提供全新的数字化、可视化管理手段和方式，而且通过关键性技术开发为工程全数字化施工奠定了基础技术支撑。2、湛徐公路建设项目数字化管理系统与技术研究数字公路二、我院BIM技术研发与应用实践4、杭长客专与杭金衢高速安全评估诸暨火车站、浙赣线位制约，并行距离较近段约有3公里。杭金衢高速K229+900至K233+590段 杭长高铁DK69+160至DK72+830段安全评价二、我院BIM技术研发与应用实践高铁视角高铁视角老铁路视角老铁路视角4、杭长客专与杭金衢高速安全评估安全评价三维建模与仿真分析三维建模与仿真分

7、析二、我院BIM技术研发与应用实践三维建模与仿真分析三维建模与仿真分析4、杭长客专与杭金衢高速安全评估安全评价二、我院BIM技术研发与应用实践安全评价二、我院BIM技术研发与应用实践安全评价二、我院BIM技术研发与应用实践项目地理位项目地理位置示意图置示意图三维仿真模型三维仿真模型5、广乐高速花山北互通方案分析1）三座互通组成的枢纽工程；2）共有19条可选的路线走向；3）标志牌合理性如何检验？二、我院BIM技术研发与应用实践5、广乐高速花山北互通全三维建模全三维建模方案分析二、我院BIM技术研发与应用实践三维仿真分析三维仿真分析、标志牌合理、标志牌合理性分析性分析5、广乐高速花山北互通方案分析

8、二、我院BIM技术研发与应用实践5、广乐高速花山北互通方案分析二、我院BIM技术研发与应用实践5、广乐高速花山北互通可视化分析、检验大型复杂互通式立交标志标牌方案合理性。方案分析二、我院BIM技术研发与应用实践6、包茂数字公路平台数字公路二、我院BIM技术研发与应用实践三级清单功能三级清单功能6、包茂数字公路平台数字公路二、我院BIM技术研发与应用实践6、包茂数字公路平台 项目全长120km，支持建设期阶段的施工组织计划、检索、进度与质量管理等功能。三、实现的功能与关键技术三、实现的功能与关键技术1、基于GIS和设计资料构建数字公路平台系统依托工程各设计资料成果（区域路网、电子地形图、建设前期

9、文档、施依托工程各设计资料成果（区域路网、电子地形图、建设前期文档、施工图设计资料等）工图设计资料等）；基于基于GISGIS环境，采用环境，采用ArcEngineArcEngine二二次开发技术；次开发技术；三、实现的功能与关键技术CAD设计文件道路数据文件DLG数字地形图分层提取、格式转换投影坐标变换地形图无缝拼接项目分类工程实体分类数据转换程序属性编辑地图合并投影坐标变换格式转换施工文件与图纸按照合同段分册创建文件目录增加文件编码DLG裁剪（AOI）增加桩号索引湛徐空间数据库Arc SDE空间数据库引擎ADO数据库接口技术突破：结合建设和运营管理需要，构建公路工程数据库编码规则标准，破解现

10、有建设、养护、路面、桥梁管理系统在基础数据资源方面的难题，为公路后期运营、养护管理提供基础数据资源。三、实现的功能与关键技术2、基于CAD技术，开发利用设计成果快速精确建模技术（路、桥、涵、交通工程等）技术突破：研发基于设计基础数据的公路三维实体建模技术，实现利用公路基础设计资料，实现公路地面、路基、桥涵、互通式立交以及附属构造物等快速精确建模。三、实现的功能与关键技术3、精确三维模型建立及大场景实施浏览三、实现的功能与关键技术三、实现的功能与关键技术不同视距下的模型显示不同视距下的模型显示（LOD）大纹理数据准确叠加大纹理数据准确叠加技术突破：研发快速构网和索引显示技术，独立开发图像和模型分

11、层优化、场景提取等技术，研发公路全三维虚拟仿真平台技术，突破海量三维模型和大范围影像等处理应用瓶颈，实现虚拟道路场景实时调度和浏览。三、实现的功能与关键技术从设计成果自动转化数字公路平台建立拱桥模型界面初始路基信息模型（雷城互通）建立涵洞模型三、实现的功能与关键技术4、实现道路三维模型、空间地理位置、图档数据信息的三者之间的映射关联；并研发可视化的项目管理功能（信息浏览与检索、计划进度、工程量统计检核等）三、实现的功能与关键技术对象对象查询查询（从“图”查“数”）（从“图”查“数”）通道专项通道专项查询查询（从“数”查“图”）（从“数”查“图”）1）统计与查询方便管理者从结构物直接查询到需要的

12、文件、数据信息等。方便管理者从结构物直接查询到需要的文件、数据信息等。三、实现的功能与关键技术1）统计与查询分类汇总分类汇总（桥梁、通道、天桥、涵洞（桥梁、通道、天桥、涵洞）专项专项查询对话框查询对话框（桥梁）查询结果窗口（桥梁）查询结果窗口查询结果输出到查询结果输出到Execl三、实现的功能与关键技术体积计算界面及原理示意体积计算界面及原理示意2）数量计算质量校核与与GPSGPS技术紧密结合，实现了工程量的快速计算和设计点的坐标校核方便技术紧密结合，实现了工程量的快速计算和设计点的坐标校核方便管理者从结构物直接查询到需要的文件、数据信息等。管理者从结构物直接查询到需要的文件、数据信息等。三、

13、实现的功能与关键技术现场测量（现场测量（GPS RTK）点校核界面及校核成果点校核界面及校核成果2）数量计算质量校核三、实现的功能与关键技术纵断面显示施工进度纵断面显示施工进度2）数量计算质量校核三、实现的功能与关键技术3）进度显示（路基）三、实现的功能与关键技术3）进度显示（隧道）三、实现的功能与关键技术桥梁施工进度桥梁施工进度动态模拟动态模拟技术突破：提出道路信息模型RIM概念，研发构建数字公路基础信息平台系统，实现模型与图纸信息、施工进度信息、设计要素信息等实时关联。3）进度显示（桥梁）三、实现的功能与关键技术4）安全分析与检验三、实现的功能与关键技术4）安全分析与检验技术突破：利用虚拟

14、建造技术，构建空间视距测算模型，实现新建、改建道路视距指标的检验与校核。空间视距求解示意图空间视距线框图空间视距渲染图空间视距对比分析图三、实现的功能与关键技术5）三级清单自动生成三、实现的功能与关键技术5）三级清单自动生成三、实现的功能与关键技术6）变更文件快速录入管理三、实现的功能与关键技术钻孔资料重构技术7）地质三维重构三、实现的功能与关键技术改建扩建维修养护运营管理建设施工勘察设计规划研究主要应用阶段四、对公路行业BIM技术发展的几点认识1）三维设计 直接设计三维模型。像机械制造一样，直接做三维模型设计，然后对模型进行剖切，得到剖面图纸。我认为对于土木行业是难以实现的，因为：土木工程部

15、分结构和实体，是无法使用数学模型来描述的，无法用有限元等方法来精确描述的。原因是土木工程专业特点，就是把复杂的数学问题简单化。工程中有部分内容是被简化的。设计过程的三维化。通过计算机快速运算和处理的能力，在设计过程中能够实现浏览到工程的实体模型，对着实体模型进行设计和修改。1、BIM对工程设计阶段到底意味着什么？2）基于BIM模型对工程进行分析与评价。3）提交BIM模型（设计成果）。1、BIM对工程设计阶段到底要实现什么？以“上海中心”BIM的实地调研为例。调研的结论：建设单位与一家公司有关战略合作，获得赠送软件，要求施工企业采用BIM进行施工和提交BIM；施工企业做了部分工程的三维建模工作，

16、做了BIM进行模拟施工工序、模拟指导施工的一些尝试性工作。于是，上海中心被作为国内首个示范性工程案例再作为宣传。1）BIM在国际性典型工程到底应用如何？2、公路行业BIM发展现状 设计向建设提供BIM模型并未实现。部分性建模，工作量海量的（只是三维建模，不包括信息数据的）；多专业、部分性建模，用到了十多种软件。用BIM做个别工点性质的冲突或碰撞检查，但滞后于施工进度。用BIM指导施工，整体上未实现。仅体现在几个工点上。BIM技术实施绿色工程，无相关标准和内容。向业主方运营期提交模型，尚处于未知状态。1）BIM在国际性典型工程到底应用如何？2、公路行业BIM发展现状各厂商：能提供给设计单位支持三

17、维设计的CAD平台环境（如C3D、Revit等），部分能提供路线三维设计或者桥梁三维设计的软件；纬地软件：能提供从路线、桥、隧、涵、挡土墙、地质、交通工程与安全设施等的全三维设计和BIM建模的产品和功能；能提供公路和交通工程软件的仿真分析系统。但都还需要结合专业不断继续开发和完善。2）软件厂商到底能给我们提供什么？2、公路行业BIM发展现状 对于规划和设计阶段，BIM技术的体现“三维设计、仿真分析、工程BIM模型”等。显然BIM不可能全过程实现的，部分性的实现都算做BIM。那么：公路行业十余年前：逐步实现路线和部分专业的三维设计，基于三维模型进行交通安全、施工过程等的仿真分析，以三维方式向业主

18、方展示项目建设方案。我们已经BIM十多年了。部分性的实现，都应该属于BIM。如果：3）国内BIM技术发展到底处于什么样的阶段？2、公路行业BIM发展现状 工业与民用建筑行业，由于行业特点（点状工程、模型相对规则、构件化程度高、项目数量多），能满足建筑BIM建模和设计软件较多、出台了相关BIM技术标准、BIM建模和分析方面的软件较多一些。发展快，主要体现在出台BIM标准体系。铁路、水电、港口等行业，经调查，现在正在做的，一方面是三维设计、以及专业CAD软件；另一方面工程三维建模技术等。个人认为，自甩掉图板以来，CAD技术发展滞后（补课）。公路行业较快。4）其他比我们BIM技术发展得快吗？2、公路

19、行业BIM发展现状（一）建设和运维期的需求：尽管BIM宣传都认为：BIM核心价值和重点在工程建设期和运维阶段，并不在于规划和设计阶段，那么到底对BIM技术有什么样的需求呢？铁道总公司对铁路建设项目提出了以BIM要求成果的要求。部分涉外的港口等项目业主要求提交BIM成果，倒逼相关设计单位推进BIM技术发展。上海中心业主方要求提交BIM模型。但是，总体上建设和运维期并无明确BIM技术和成果需求。5）建设和运维对BIM的需求很强烈吗？2、公路行业BIM发展现状（二）建设和运维期无明确需求的原因：建设和运维阶段，对BIM技术的应用仍基本处于空白阶段的。缺少人力资源条件、软硬件环境等等的。如：需要基于B

20、IM的施工技术和运维管理软件。而这些都还是空白的。缺少建设和运维期对应的软件和技术。以公路和铁路行业为例，BIM在建设期和运维期的应用，显然是离不开地理信息系统的，为什么所有宣传均不提及GIS呢？因此，相信这些方面的软硬件技术发展还需要相当漫长的时间的。5）建设和运维对BIM的需求很强烈吗？2、公路行业BIM发展现状1）BIM不是一套成熟的软件技术，而是一个理念和技术方向，是工程行业技术发展的大方向和趋势。3、对公路行业BIM技术的几点认识 BIMBIM是对以往的三维设计、仿真分析、信息化技术的另一种“总结”是对以往的三维设计、仿真分析、信息化技术的另一种“总结”和“称谓”和“称谓”。任何任何

21、体现三维设计、基于三维实现仿真应用、数字公路基础信息体现三维设计、基于三维实现仿真应用、数字公路基础信息平台。等的技术和工点，都应该是属于平台。等的技术和工点，都应该是属于BIMBIM技术的范畴技术的范畴。部分和部分和工点性的工点性的BIMBIM设计与建模都属于设计与建模都属于BIMBIM的进展，因此，在现有的进展，因此，在现有既有条件下、有方向的继续发展既有条件下、有方向的继续发展，是我们的，是我们的路线路线。技术发展3、对公路行业BIM技术的几点认识2）BIM发展与应用必然是一个相对漫长的过程。不可能寄希望于提一个要求、采购几套软件，就全专业、全过程地不可能寄希望于提一个要求、采购几套软件

22、，就全专业、全过程地实现实现BIMBIM技术了。技术了。支持支持BIMBIM全全生命周生命周期的软、硬件条件期的软、硬件条件还不具备还不具备。计算机。计算机的容量、速度、网的容量、速度、网路的速度等路的速度等，对大，对大数据、海量数据、海量BIMBIM模模型和数据型和数据信息的支信息的支持。持。3）对BIM技术，我们公路行业并不算落后的。在在BIMBIM技术标准体系上，我们行业稍落后于建筑行业。技术标准体系上，我们行业稍落后于建筑行业。但总体，公路行业对但总体，公路行业对BIMBIM技术的研发与应用，是领先于市政、技术的研发与应用，是领先于市政、铁路、水电、港口等行业；铁路、水电、港口等行业；

23、在实践和应用方面是先行的。在实践和应用方面是先行的。3、对公路行业BIM技术的几点认识3）BIM建模与应用，必然要和专业CAD软件相结合。演示纬地软件建模的过程；演示纬地软件建模的过程；只有集成到专业设计只有集成到专业设计CADCAD软件中，软件中，BIMBIM建模的过程才能高效；否则，与建模的过程才能高效；否则，与动画制作建模一样，工作量是不可想象的。动画制作建模一样，工作量是不可想象的。3、对公路行业BIM技术的几点认识交通工程与安全设施CAD演示4）建立公路行业的BIM技术标准，对BIM技术发展是必要的，具有指导性作用。呼吁由协会组织，开始创建公路行业的BIM技术标准体系。3、对公路行业BIM技术的几点认识中交第一公路勘察设计研究院有限公司2014年12月 郭腾峰