基于BIM的高速公路改扩建工程交通导改研究_陈杰.pdf

150城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.02程运维管理智能化。张云翼等6通过理论研究与应用研究对我国 BIM 信息化进行了总结，分析了 BIM 集成应用面临的实际问题，以及未来的发展趋势，表明需在 BIM 集成的多技术融合、基础理论方法等方面加强研究。陈志等7基于实际高速公路改扩建工程，采用 BIM 对施工过程中的交通组织方案进行模拟，解决了道路施工中扩建不断交的问题。刘海强等8针对某互通式立交桥工程改扩建施工交通导改问题，利用 BIM 可视化、可交互等技术功能对交通导改方案进行了优化设计。吕一品等9针对某机场改扩建工程中存在交通网络时空交叉的问题，利用BIM的数据集成、仿真模拟、三维交底等功能对该项目进行模拟，解决了改扩建工程中扩建不停航难题，优化了交通导改设计方案。马海燕等10针对市政道路工程，建立了对应的 BIM 模型模拟其交通导改方案，解决了市政工程中道路交通导改的问题，为其他类似工程提供借鉴。基于此，本文结合京台高速公路改扩建工程，讨论了其在改扩建过程中遇到的交通导改问题，建立了考虑施工过程的高速公路 BIM，采用Lumion 进行项目渲染，以此进行施工过程模拟，实现了该实际工程交通导改过程可视化，探索了 BIM 在其施工阶段的应用，为今后高速公路改扩建工程项目交通导改提供参考与思路。1 项目概况京台高速公路改扩建工程位于泰安至枣庄段（鲁苏界），该道路施工沿既有公路，采用两侧拼宽、局部单侧分离的方式进行加宽，主线路全长 189.48 km，设计荷载为公路-级荷载，双向八车道，设计车速为 100 km/h。起点里程为 K636+500，止点里程为 K659+660，沿线跨越薛城区、峄城区、微山县、台儿庄区，道路纵横且交通便利，施工路线走向如图 1 所示。道路周边已建成济广、济徐、京沪、日兰等多条高速公路，以及四通八达的干线摘要近年来，随着我国信息技术的蓬勃发展，BIM 与信息技术在实际工程项目中得到了广泛应用。基于此，本文结合某高速公路改扩建工程，讨论了其在改扩建过程中遇到的交通导改问题，建立了考虑施工过程的高速公路 BIM 模型，以此进行施工过程模拟，实现了该实际工程交通导改过程可视化，探索 BIM 在其施工阶段的应用，以期为今后高速公路改扩建工程项目交通导改提供参考。关键词BIM；改扩建；交通导改；可视化中图分类号TU997文献标识码A基金项目辽宁省科技厅博士科研启动项目（2019-BS-193）。DOI10.19892/ki.csjz.2023.02.42Abstract In recent years,with the booming development of information technology in China,BIM technology have been widely used in actual engineering projects.Based on this,a highway reconstruction and expansion project is combined to discuss the traffic diversion problem encountered in the process of renovation and expansion,and a highway BIM model considering the construction process is established to simulate the construction process and to visualize the traffic diversion process of the actual project.The paper aims to explore the application of BIM in its construction phase and to provide a reference and ideas for the traffic diversion and reconstruction of highway reconstruction and expansion projects in the future.Key words BIM;renovation and expansion;traffic diversion;visualization 随着我国信息技术的蓬勃发展，以及建筑行业信息化，信息技术与 BIM 相结合成为新时期的发展趋势 1，2。国外的 BIM 研究已经较为成熟且比较系统，国内的 BIM 研究与应用较国外还有很大的发展空间，BIM 应用并未成熟系统化 3。基于此，部分学者对 BIM 进行了相关的理论及应用研究。农兴中等4结合实际工程分析 BIM 在工程中遇到的问题，展望了 BIM 在该类工程中的发展趋势。胡振中等5利用 BIM 与信息技术提出了数据立方模型，实现了建筑工作者简介：陈杰（1994-），男，工程师。研究方向：BIM+智慧建造。邮箱:。作者单位：中交二航局第三工程有限公司基于 BIM 的高速公路改扩建工程交通导改研究Research on Traffic Diversion and Reconstruction of Expressway Renovation and Expansion Project Based on BIM陈 杰吴裕照Chen Jie,Wu Yuzhao151 2023.02/Building Technology and Application 建筑技术应用公路，为改扩建施工路网分流提供了有利条件，周边路网较为发达。改扩建施工划分为多个施工阶段，不同施工阶段根据工程的具体实施情况，保通车道数发生变化，需对部分车辆进行分流，设置分流点并确定路网分流路径，为实施区域交通组织方案提供保证。2 交通导改难点分析近年来，随着我国国民经济的发展，对于道路出行需求也在增加，在原有道路已经不能满足城市快速发展的出行需求后，应对原有道路进行提级改扩建，但道路改扩建的交通导改方案设计存在诸多问题。例如，新建临时道路通行能力较差、存在安全隐患、施工组织难导致资源浪费等。京台高速公路改扩建工程对原有道路的路基、路面、桥涵、互通区等进行改建或原位扩建，在其道路改扩建过程中存在历时长、工程规模大等施工难题，需要花费大量时间、人力来调动整合其他干线路网的潜在运能，对通行车辆进行转移或分流。针对高速公路改扩建施工中交通存在的难题，采用 BIM 技术对该项目进行施工过程模拟，基于 BIM 技术辅助工程保通，根据图纸绘制 BIM，优化交通组织设计方案，以此解决京台高速公路项目改扩建工程交通导改存在的难题，保证项目边施工边通车。3 京台高速改扩建交通导改应用3.1BIM 概述随着信息化的发展，信息科技在建筑行业中发挥着重要作用，可应用于设计，也可参与项目建造过程中建设的全周期。BIM 可以帮助项目人员实现从二维平面制图到三维模型的转化。BIM 是一个精细化的三维模型，作为包含项目设计、施工、运行全生命周期的信息数据库，能够使项目参与的各方人员实现数据多方共享，基于此数据库协同利用，能够便于他人理解，节省工作时间，降低成本，提升工作效率。3.2BIM 在交通导改中的应用京台高速公路改扩建工程交通导改主要包括改扩建工程周边路网、地形、交通情况，以及相关建筑物等，对应的工作是项目施工过程模拟与交通导改方案优化设计。基于此，本文采用了 BIM 与 GIS 结合的方法，建立了考虑施工过程的 BIM 来进行施工过程模拟，通过创建三维模型的方式对高速公路改扩建工程交通导改方案进行三维模拟，通过三维立体展示周边路网、地形及车流情况，基于三维展示来对交通导改方案进行模拟分析、优化设计，对现场实际施工提供帮助。应用 BIM 技术信息化集成建立改扩建项目信息数据库，能有效解决信息复杂、施工布置烦琐等问题，通过三维交底、四维仿真来解决交通导改中遇到的施工难题。采用 BIM 建立考虑施工过程京台高速公路改扩建精细化三维模型，GIS 将项目坐标影像及地形数据结合在一起，形成三维模型，通过 BIM 与 GIS 的三维场景模型可立体展示京台高速改扩建工程周边路网、地形及车流情况，对交通导改施工方案的优化设计、编制提供帮助。在此基础上，参与项目的各方人员可以协同工作，帮助项目人员更好地对京台高速改扩建交通导改方案进行优化设计，能够降低改扩建施工对周边出行的影响，节省时间，降低成本费用，缩减工期。3.3 改扩建关键施工步骤京台高速公路改扩建施工保通方案采用双向四车道通行，单向两个车道为一条行车道及一条应急车道。总体施工过程分为 3 个施工阶段，京台高速公路改扩建后为双向八车道通车，双向限速为 100 km/h。第 1 阶段进行道路 A 幅拼宽、B 幅局部拼宽施工，主要分为道路 A 幅土方全部施工完成后进行主线施工，并与旧的道路进行临时拼接，B 幅土方、路面进行施工，对于新建桥梁下部结构进行双侧拼宽，将 A 幅桥梁拼宽部分与既有桥梁进行临时拼接，在 A 幅行车道外侧设置移动钢护栏作为临时隔离设施，B 幅不变。第 2 阶 段 A 幅 通 车、B 幅 封 闭 施 工，双 向 限 速80 km/h，A 幅原有道路及拼宽部分双向四车道作为主要通行道路，路侧改造施工便道作为应急绿色通道，原有道路中央分隔带每隔 2 km 设置紧急停车带，A 幅双向四车道通车，行车道宽3.75 m，应急车道分别为3.75 m和3 m，对 B 幅原有路基路面进行修复，18.75 m 宽沥青中上面层进行一次性拼宽施工，B 幅原有桥梁更换梁板并一次性拼接完成，施工至右线新建段完成。第3阶段B幅通车、A幅封闭施工，双向限速80 km/h，新建成 B 幅双向四车道作为主要通行道路，将路侧改造施工便道作为应急绿色通道，原有道路中央分隔带每隔 2 km设置紧急停车带，B 幅双向四车道通车，行车道 3.75 m，京台高速公路泰安至枣庄（鲁苏界)段改扩建工程施工第 7 标段起点：K636+500K659+660京杭运河特大桥图 1高速公路改扩建施工路线走向（图片来源：作者自绘）152城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.02应急车道分别为 3.75 m 和 3 m，对 A 幅原有路基路面进行修复，拼宽区切割翻挖进行重新铺筑，18.75 m 宽的沥青中上面层一次性摊铺拼宽施工，将 A 幅桥梁临时拼接拆除，原有桥梁梁板进行更换并重新拼接。3.4 基于 BIM 的交通导改仿真模拟基于实际工程建立了考虑施工过程的高速公路 BIM 模型，采用 Lumion 进行项目渲染，以此进行施工过程模拟，实现了该实际工程交通导改过程可视化。Lumion 是一款应用于场景渲染的三维可视化软件，其界面识别性好，操作流程简单，效率高，实时渲染的功能不仅能随时查看场景渲染效果，还可以随时进行修改，高效快捷地进行场景渲染。目前，大多被应用于建筑、景观、规划等设计行业，软件兼容性强，支持多种建模软件的多种格式模型导入。完成高速公路 BIM 后，利用 Lumion 进行项目渲染，通过场景（见图 2）更好地展示高速公路改扩建施工过程。通过高速公路改扩建项目渲染图来更好地展示改扩建施工过程，以及施工完成后的通车效果。第 1 施工阶段道路 A 幅拼宽、B 幅局部拼宽施工三维仿真模拟如图 2（a）所示，第 2 施工阶段 A 幅通车、B 幅封闭施工三维仿真模拟如图 2（b）所示，第 3 施工阶段 B 幅通车、A 幅封闭施工三维仿真模拟如图 2（c）所示，施工完成后双向八车道通车三维仿真模拟如图 2（d）所示，全方位多角度地展示高速公路改扩建施工过程，探索 BIM 在其施工阶段的可视化应用。4 结论（1）介绍了京台高速改扩建工程，结合该实际工程讨论了其在施工过程中遇到的交通导改难点，针对现有问题进行分析，采用 BIM 可有效解决改扩建工程历时长、工程规模大、存在安全