一、項目概況
益陽市馬跡塘至安化高速公路（以下統(tǒng)稱為馬安高速）是“3+5”城市群“五縱七橫”高速公路網(wǎng)之第三橫——平益高速的西段，連接益馬與官安高速公路。其中馬安高速二標起止樁號k9+260～k20+040，里程長度10.781km，主要工程包括4座大橋（螢火沖大橋、王家坪善溪大橋、赤溪高架橋、楊家村大橋）、1座隧道（赤溪隧道）、羊角塘互通及羊角塘連接線、冷市停車區(qū)等。本項目全線采用四車道高速公路標準建設(shè)，設(shè)計時速采用100km/h，路基寬度24.5m，橋涵設(shè)計汽車荷載等級采用公路-ⅰ級，羊角塘連接線采用二級公路標準建設(shè)，橋涵設(shè)計汽車荷載等級采用公路-ⅱ級，設(shè)計時速采用40km/h，路基寬度8.5m。
本工程具有五大施工特點：
1.路線走廊帶較為狹窄，工程作業(yè)量大；
2.地形地質(zhì)較復雜，施工難度大；
3.臨時便道受限，材料運輸難；
4.砂石缺乏，地材成本高；
5.氣候復雜多變，綜合影響大。
圖1 馬安高速效果圖
二、項目模型展示
結(jié)合公路工程點多線長特點，本次應用采用分段bim施工模型，包括道路模型、隧道模型、橋隧模型和涵洞模型等。不同的模型用于支持各工程段的線路布局展示以及施工管理和過程模擬，實現(xiàn)各工程段精細化施工管理。
1.道路模型
道路建模前通過使用軟件提供的地形過濾器提取設(shè)計地形文件中的等高線及高程點，形成三角網(wǎng)進而生成數(shù)字化三維地形?；诘匦挝募?chuàng)建道路中心線并根據(jù)縱坡、豎曲線表確定縱斷面位置，通過導入道路橫截面模板形成三維道路模型。
道路模型中重難點主要在于三維互通模型的創(chuàng)建。羊角塘互通a匝道在平交口至收費站采用8.5米路基寬，收費站至與bc匝道相接處采用15.5m路基寬，互通b、c、d、e匝道均采用8.5m寬單車道匝道，匝道設(shè)計速度30-40km/h，內(nèi)環(huán)半徑為50m。圖2所示為羊角塘互通模型。
圖2 羊角塘互通模型
2.隧道模型
赤溪隧道位于安化縣野鴨塘村，所處地貌屬于低山丘陵地貌，隧道沿線地形起伏較大，山頂最大高程為310.00m，隧道最大埋深約117.49m。赤溪隧道為左、右線分離式隧道，其中左洞樁號為zk13+592~zk14+548，長為956m，其中ⅲ級圍巖170m，ⅳ級圍巖560m，ⅴ級圍巖216m；右洞樁號為k13+595～k14+555，長為960m，其中ⅲ級圍巖170m，ⅳ級圍巖545m，ⅴ級圍巖225m。隧道設(shè)計采用分離式復合式襯砌；隧道洞口設(shè)計為削竹式洞門。圖3所示為赤溪隧道三維模型。
圖3 赤溪隧道模型
3.橋梁模型
螢火沖大橋位于安化縣羊角塘鎮(zhèn)云靈村，中心樁號k10+006，與路線右交角270°，橋位區(qū)屬低山丘陵地貌，橋位跨越一條沖溝，沖溝寬度約100~120m，沖溝地勢較為平坦，橋位兩端山坡地勢起伏較大，小里程橋臺自然坡度約25~30°，大里程橋臺自然坡度約20~25°。本橋采用跨徑9x30m預應力混凝土連續(xù)t梁，橋長276.08m，下部構(gòu)造為柱式墩，柱式臺樁基礎(chǔ)。橋梁模型通過基礎(chǔ)軟件microstation創(chuàng)建，然后通過用坐標定位使橋梁與路基接順。圖4所示為螢火沖大橋三維模型。
圖4 螢火沖大橋模型
4.涵洞模型
本合同段主線共設(shè)涵洞21道，涵洞結(jié)構(gòu)類型和孔徑的選擇主要依據(jù)匯水面積、水力性能、水文計算、地質(zhì)情況、涵頂填土高度、沿線筑路材料分布及施工難易程度等因素。從結(jié)構(gòu)安全、保證農(nóng)田灌溉和泄洪需要，盡量減小沖刷的角度出發(fā)，涵洞均采用無壓力式水流圖式，全部采用暗涵。涵洞類型有鋼筋混凝土圓管涵、鋼筋混凝土蓋板涵和鋼筋混凝土拱涵等。圖5所示為涵洞三維模型。
圖5 涵洞三維模型
三、bim應用探索
1.場地布置（abd）
采用aecosimbuildingdesigner來進行建模，將項目部及三集中場地（梁預制場、拌合站、鋼筋加工廠）合理規(guī)劃布置，提高生產(chǎn)效率。各種標志標牌采用三維圖片演示，更加形象直觀。
2.施工進度模擬
施工進度模擬是在3d幾何空間模型添加時間維度，虛擬推演實際施工的過程，是將bim模型與施工組織進度計劃相關(guān)聯(lián)，以進度驅(qū)動模型的虛擬仿真。用信息化集成模型和工序時間數(shù)據(jù)源，在虛擬仿真環(huán)境中實現(xiàn)模型的虛擬建造，同時進行實時的過程交互，虛擬推演施工方案，動態(tài)檢查方案可行性及存在的問題，優(yōu)化調(diào)整施工裝備、工藝等。施工進度模擬可以實現(xiàn)施工進度、資源、成本及場地信息化、集成化和可視化管理，從而提高施工效率、縮短工期。在5d施工管理軟件或navigator中，直接導入project做好的進度計劃，軟件自動將進度計劃與模型關(guān)聯(lián)，然后就可以用動畫的方式直觀的進行施工進度的模擬。
圖6 施工進度模擬
3.施工工藝演示
高速公路工序多，施工工藝繁瑣，項目運用powercivil集成模型和工序時間數(shù)據(jù)源，在虛擬仿真環(huán)境中實現(xiàn)模型的虛擬施工，對施工過程虛擬推演，找出施工過程突出點，提前制定相應的解決方案，不斷優(yōu)化調(diào)整施工順序和關(guān)鍵時間節(jié)點，制定最佳施工方案。把施工工藝以動畫的形式展示出來，可以找出不合理的部位，便于方案的修改完善，并組織施工員及班組現(xiàn)場交底，提高了交底效率，保障了施工質(zhì)量。
圖7 涵洞施工動畫截圖
4.中期計量
將0號臺賬導入5d施工管理軟件，軟件自動將臺賬與模型關(guān)聯(lián)起來，可以給模型每個部位添加工程量、施工日期、質(zhì)檢資料照片、實物完成照片等信息，計量時只需將完工部位進行標記即可導出當期工程量，且可以直觀的看出某部位的資料是否完善，混凝土齡期是否達標等，方便根據(jù)業(yè)主允許的計量條件更改計量報表。
圖8 中期計量管理
5.勞務分包結(jié)算
在模型部位的附加信息中添加勞務分包商名稱，該部件結(jié)算價等等，以勞務分包商名稱為篩選對象，即可方便地對勞務分包結(jié)算進行管理。
6.合同管理
在5d施工管理軟件中的合同管理平臺，將合同按供應商、施工隊等對象的不同進行分類管理，并添加附屬信息（對象名稱、簽訂日期等）及附件（合同電子文檔、合同簽字蓋章版照片），在projectwise網(wǎng)絡平臺上，根據(jù)人員的權(quán)限，方便項目及公司級領(lǐng)導對合同進行查看。
7.材料機械計劃
將施工進度計劃與工程部位的附屬信息（混凝土、鋼筋、模板等材料信息）結(jié)合，生成材料用量計劃，根據(jù)工程量合理進行資源調(diào)配，為機械進場及材料采購計劃提供數(shù)據(jù)支撐。
8.工程量統(tǒng)計
bim是一個富含工程信息的數(shù)據(jù)庫，可以真實地提供造價管理需要的工程量信息，借助這些信息，計算機可以快速對各種構(gòu)件進行統(tǒng)計分析，大大減少了繁瑣的人工操作和潛在錯誤，把施工管理人員從機械性算量工作中解放出來，讓現(xiàn)場管理人員有更多的時間和精力提高管理水平和控制工程質(zhì)量。路隧工程量可通過軟件中組件工程量命令導出，橋梁工程量也可以中導出，鋼筋工程量可以在配筋軟件中導出，得到的工程量可用于前期設(shè)計過程中的成本估算、在業(yè)主預算范圍內(nèi)不同設(shè)計方案的探索或者不同設(shè)計方案建造成本的比較，以及施工開始前的工程量預算和施工完成后的工程量決算，可以實現(xiàn)材料的優(yōu)化配置。同時可大幅提升項目本身的成本分析和控制能力?？蔀樯虅战Y(jié)算和財務核算提供數(shù)據(jù)支撐，為項目利潤爭取贏得空間。