BIM技术在京台高速齐河至济南段改扩建工程可行性研究中的应用
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5 结语
（1）在高速公路改扩建工程可行性研究阶段， 基于激光点云数据构建高清地形，为后续设计提供 精准设计数据；（2）利用 BIM 技术的可视化特点， 快速建立方案数字沙盘，叠加高清地形，可视化论 证分析方案可行性；（3）面向改扩建施工期交通组 织需求，采用 BIM 技术推动预制装配桥梁结构的应 用，辅助预制装配方案决策；（4）充分利用 BIM 技 术的信息化特点，从几何尺寸、参数化驱动、工程 算量、唯一编码体系继承应用等多角度提高 BIM 应 用价值。
单侧三车道预制装配方案中的盖梁、承台、桩 基方案差别较大，从二维图纸到三维 BIM 模型的对 比分析便于设计理念的传达；同一角度不同方案的 展示，可充分论证方案的优缺点，便于方案的调整 优化，方案一、二、四对比见图 4。
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栗 剑，马汝杰，冯 兵，李鑫鑫：BIM 技术在京台高速齐河至济南段改扩建工程可行性研究中的应用
选择京台高速齐河至济南段改扩建工程 K400+100—K410+236，见图 2，利用自主研发的快 速构建数字沙盘软件，基于工可两侧分离加宽的方 案创建该段数字沙盘模型，包含道路两侧拼宽、桥 梁分离加宽等结构。通过叠加高精地形影像，可视 化表达既有工程与改扩建工程的相对空间关系，从 既有道路的行车视角直观体验改扩建方案，提高工 可方案论证效率，便于后期调整改扩建方案。
LI Jian1, MA Rujie2, FENG Bing2, LI Xinxin2
(1.Shandong High-speed Group Co., Ltd., Shandong Jinan 250098 China; 2. Research and Development Center of Life Cycle BIM Technologies
栗 剑，马汝杰，冯 兵，李鑫鑫：BIM 技术在京台高速齐河至济南段改扩建工程可行性研究中的应用
BIM 技术在京台高速齐河至济南段 改扩建工程可行性研究中的应用
栗 剑 1，马汝杰 2，冯 兵 2，李鑫鑫 2 （1. 山东高速集团有限公司，山东 济南 250098；2. 山东省交通规划设计院集团有限公司
基金项目：2020 年度交通运输行业重点科技项目，项目 编号：2020-MS5-137。 收稿日期：2021-01-25 作者简介：栗剑（1983—），男，山东济南人，助理工程师。
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creating the digital sand table of the reconstruction and expansion design and overlaying the topographic image, the scheme demonstration was carried out.The refined bridge BIM model was used to promote the application of prefabricated bridges and bridge informatization in the reconstruction and expansion project. By using BIM technology, the depth of project feasibility study and efficiency of scheme demonstration could be improved, and the quality of project construction could be promoted. Key words: BIM; reconstruction and expansion; feasibility study
图 5 精细化 BIM 模型的信息化应用 - 80 -
2021 年第 3 期
4.1.1 单侧两车道预制装配桥梁 工可阶段改扩建方案之一为两侧分离加宽四车
道，按照标准跨径 30 m 预制小箱梁设计高架桥方案， 单侧两车道预制桥墩设计三种方案：（1）现浇盖梁 + 现浇墩柱 + 系梁 + 钻孔灌注桩；（2）预制盖梁（连 接）+ 预制管墩 + 现浇承台（整体）+ 预制管桩；（3） 预制盖梁（分离）+ 预制管墩 + 现浇承台（分离）+ 预制管桩。
Application Shandong Provincial Communications planning and Design Institute Group Co., Ltd., Shandong Jinan 250031 China)
Abstract：In the feasibility study stage of the reconstruction and expansion project of Qihe-Jinan section of Beijing-Taiwan highway, BIM technology was used to create high-definition terrain of the existing project to provide high-precision road data for designers. By quickly
（a）方案一
（b）方案二
（c）方案四 图 4 单侧三车道预制装配方案对比
4.2 精细化模型的信息化应用 精 细 化 桥 梁 BIM 模 型 的 信 息 化 应 用 包 括：
（1）尺寸信息可辅助计算构件工程量；（2）参数 化信息满足方案适应性要求；（3）构件内置的编 码信息可延续至初步设计、施工图设计及施工阶段 应用。单侧三车道方案二的预制装配桥墩信息化应 用，见图 5。
1 工程概况
京台高速齐河至济南段改扩建工程是制约当前 京台高速服务水平的瓶颈路段，既有六车道标准与 其承担的交通运输任务和在路网中的作用不相匹配。 根据前期工作安排，京台高速山东境内的德州（鲁 冀界）至齐河、济南至泰安、泰安至枣庄（鲁苏界） 已取得阶段性改扩建进展，为提高京台高速山东段 整体通行能力和公路服务水平，提升道路安全保障 能力，改善交通出行条件和投资环境，促进区域经 济社会快速发展，亟需启动京台高速齐河至济南段 改扩建工程 [1]。
4.1.2 单侧三车道预制装配桥梁 工可阶段改扩建方案之一为两侧分离加宽六车
道，按照标准跨径 30 m 预制 T 形梁设计高架桥方案， 单侧三车道预制桥墩设计五种方案：（1）现浇盖梁 + 现浇墩柱 + 系梁 + 钻孔灌注桩；（2）预制盖梁（连 接）+ 预制管墩 + 现浇承台（整体）+ 预制管桩；（3） 预制盖梁（分离）+ 预制管墩 + 现浇承台（分离）+ 预制管桩；（4）预制盖梁（连接）+ 预制矩形墩 + 现浇承台（整体）+ 预制管桩；（5）预制盖梁（分离） + 预制矩形墩 + 现浇承台（分离）+ 预制管桩。
BIM 技术在工可阶段中的应用为后续设计、施 工、运维阶段的数字化信息化建设奠定良好的工作 基础，从方案到数据的高效集成提升工程建设效率， 提高工程质量，便于工程数字资产的建立和完善。
参考文献： 1 李贻武 , 纪文渤 , 张凌涛 , 等 . 京台高速公路齐河至济 南段改扩建工程工程可行性研究报告 R .2020. 2 胡丰玲 . 高速公路改扩建工程四新技术应用 J . 黑龙 江交通科技 ,2020（12）:19-20. 3 申威 , 赵杰 , 李向阳 ,BIM 技术在牟汶河大桥改扩建 施工中的应用 J . 山东交通科技 ,2020（5）:108-110. 4 杜鸣曲 , 杨科 , 张婷 .BIM 技术在京哈高速公路改扩 建工程的应用 J . 公路 ,2021（1）:397-400.
通过创建精细化 BIM 桥梁模型，可从桥墩盖梁、 墩柱、承台、桩基等构件多层级对比分析方案的可 行性，辅助设计决策；叠加地形影像的同一视角可 视化方案对比可清晰直观地展现不同方案特点，对 比不同构造形式与环境的关系，见图 3。
（a）方案一
（b）方案二
（c）方案三 图 3 单侧两车道预制装配方案对比
全寿命周期 BIM 技术应用研究中心，山东 济南 250031）
摘要：在京台高速齐河至济南段改扩建工程可行性
研究阶段中，利用 BIM 技术开展既有工程高清地形
创建，为设计人员提供高精道路数据；快速创建改
扩建方案数字沙盘，叠加地形影像开展方案论证；
利用精细化桥梁 BIM 模型，推动预制装配桥梁和桥
梁信息化在改扩建工程中的应用。利用 BIM 技术，
山东交通科技
剔除异常数据，生成高精度数字地形模型见图 1，方 便设计人员获取道路全断面数据，提高设计效率。
图 1 高精既有地形模型
3 基于 BIM 的工可改扩建方案可视化表达
工程可行性研究阶段的方案论证通常采用平面 方式，针对改扩建工程的工可方案不仅要展示改扩 建方案，更要注重既有工程与改扩建工程的空间位 置关系。在工可改扩建方案论证中应用 BIM 技术可 快速高效展示方案，利用其三维可视化特点，多角 度展示方案特点 。 [3-4]
（a）方案一
（b）方案二
图 2 BIM 数字沙盘模型
4 精细化桥梁 BIM 模型应用
4.1 量出入济南
市区的集散交通，按照交通组织的总体思路和施工 期路段交通组织方案，为尽量减少施工期对既有道 路通行能力的影响，最大限度缩短工期，在该工程 改扩建中积极应用预制装配桥梁，通过创建精细化 BIM 桥梁模型，可视化对比分析不同预制装配方案 特点，助力预制装配桥梁在该工程中的应用。
2 基于激光点云的高精既有地形构建
京台高速齐河至济南段改扩建工程需拟合老路 平面及纵断面线形、对既有构造物进行拼接，在测 量时利用无人机载激光雷达航空测量、车载移动激 光扫描测量等补充老路路面和既有构造物细部测量 等内容 [2-3]。两种测量方式对既有工程干扰小且安全 性高。
在该项目中采用车载测量既有道路的平面和高 程数据，采用无人机载激光雷达测量既有道路两侧 边坡和周边环境的平面高程数据。既有路面测量数 据平面误差低于 ±3 cm、高程误差低于 ±1.5 cm。 将车载测量数据与机载点云相融合，利用 BIM 软件
提高工程可行性研究深度和方案论证效率，提升工
程建设品质。
关键词：BIM；改扩建；工程可行性研究
中图分类号：U418.8
文献标识码：A
Application of BIM technology in feasibility study of reconstruction and expansion project of Qihe-Jinan section of Beijing-Taiwan highway
根据预制盖梁内置的尺寸信息计算其工程量为 15.796 m3, 辅助设计工程量计算；内置参数如 GLL、 GLH、GLW 可根据项目设计方案随时调整，实现设
计方案的参数化驱动，快速高效创建精细化 BIM 模 型； 五 段 式 分 类 编 码： 项 目 编 码（project_code）、 单位工程编码（unit_code）、构件编码（component_ code）、位置编码（position_code）、版本编码（version_ code）保证构件的唯一性，可实现桥梁 BIM 模型的 多阶段继承应用。
（1）在高速公路改扩建工程可行性研究阶段， 基于激光点云数据构建高清地形，为后续设计提供 精准设计数据；（2）利用 BIM 技术的可视化特点， 快速建立方案数字沙盘，叠加高清地形，可视化论 证分析方案可行性；（3）面向改扩建施工期交通组 织需求，采用 BIM 技术推动预制装配桥梁结构的应 用，辅助预制装配方案决策；（4）充分利用 BIM 技 术的信息化特点，从几何尺寸、参数化驱动、工程 算量、唯一编码体系继承应用等多角度提高 BIM 应 用价值。
单侧三车道预制装配方案中的盖梁、承台、桩 基方案差别较大，从二维图纸到三维 BIM 模型的对 比分析便于设计理念的传达；同一角度不同方案的 展示，可充分论证方案的优缺点，便于方案的调整 优化，方案一、二、四对比见图 4。
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栗 剑，马汝杰，冯 兵，李鑫鑫：BIM 技术在京台高速齐河至济南段改扩建工程可行性研究中的应用
选择京台高速齐河至济南段改扩建工程 K400+100—K410+236，见图 2，利用自主研发的快 速构建数字沙盘软件，基于工可两侧分离加宽的方 案创建该段数字沙盘模型，包含道路两侧拼宽、桥 梁分离加宽等结构。通过叠加高精地形影像，可视 化表达既有工程与改扩建工程的相对空间关系，从 既有道路的行车视角直观体验改扩建方案，提高工 可方案论证效率，便于后期调整改扩建方案。
LI Jian1, MA Rujie2, FENG Bing2, LI Xinxin2
(1.Shandong High-speed Group Co., Ltd., Shandong Jinan 250098 China; 2. Research and Development Center of Life Cycle BIM Technologies
栗 剑，马汝杰，冯 兵，李鑫鑫：BIM 技术在京台高速齐河至济南段改扩建工程可行性研究中的应用
BIM 技术在京台高速齐河至济南段 改扩建工程可行性研究中的应用
栗 剑 1，马汝杰 2，冯 兵 2，李鑫鑫 2 （1. 山东高速集团有限公司，山东 济南 250098；2. 山东省交通规划设计院集团有限公司
基金项目：2020 年度交通运输行业重点科技项目，项目 编号：2020-MS5-137。 收稿日期：2021-01-25 作者简介：栗剑（1983—），男，山东济南人，助理工程师。
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creating the digital sand table of the reconstruction and expansion design and overlaying the topographic image, the scheme demonstration was carried out.The refined bridge BIM model was used to promote the application of prefabricated bridges and bridge informatization in the reconstruction and expansion project. By using BIM technology, the depth of project feasibility study and efficiency of scheme demonstration could be improved, and the quality of project construction could be promoted. Key words: BIM; reconstruction and expansion; feasibility study
图 5 精细化 BIM 模型的信息化应用 - 80 -
2021 年第 3 期
4.1.1 单侧两车道预制装配桥梁 工可阶段改扩建方案之一为两侧分离加宽四车
道，按照标准跨径 30 m 预制小箱梁设计高架桥方案， 单侧两车道预制桥墩设计三种方案：（1）现浇盖梁 + 现浇墩柱 + 系梁 + 钻孔灌注桩；（2）预制盖梁（连 接）+ 预制管墩 + 现浇承台（整体）+ 预制管桩；（3） 预制盖梁（分离）+ 预制管墩 + 现浇承台（分离）+ 预制管桩。
Application Shandong Provincial Communications planning and Design Institute Group Co., Ltd., Shandong Jinan 250031 China)
Abstract：In the feasibility study stage of the reconstruction and expansion project of Qihe-Jinan section of Beijing-Taiwan highway, BIM technology was used to create high-definition terrain of the existing project to provide high-precision road data for designers. By quickly
（a）方案一
（b）方案二
（c）方案四 图 4 单侧三车道预制装配方案对比
4.2 精细化模型的信息化应用 精 细 化 桥 梁 BIM 模 型 的 信 息 化 应 用 包 括：
（1）尺寸信息可辅助计算构件工程量；（2）参数 化信息满足方案适应性要求；（3）构件内置的编 码信息可延续至初步设计、施工图设计及施工阶段 应用。单侧三车道方案二的预制装配桥墩信息化应 用，见图 5。
1 工程概况
京台高速齐河至济南段改扩建工程是制约当前 京台高速服务水平的瓶颈路段，既有六车道标准与 其承担的交通运输任务和在路网中的作用不相匹配。 根据前期工作安排，京台高速山东境内的德州（鲁 冀界）至齐河、济南至泰安、泰安至枣庄（鲁苏界） 已取得阶段性改扩建进展，为提高京台高速山东段 整体通行能力和公路服务水平，提升道路安全保障 能力，改善交通出行条件和投资环境，促进区域经 济社会快速发展，亟需启动京台高速齐河至济南段 改扩建工程 [1]。
4.1.2 单侧三车道预制装配桥梁 工可阶段改扩建方案之一为两侧分离加宽六车
道，按照标准跨径 30 m 预制 T 形梁设计高架桥方案， 单侧三车道预制桥墩设计五种方案：（1）现浇盖梁 + 现浇墩柱 + 系梁 + 钻孔灌注桩；（2）预制盖梁（连 接）+ 预制管墩 + 现浇承台（整体）+ 预制管桩；（3） 预制盖梁（分离）+ 预制管墩 + 现浇承台（分离）+ 预制管桩；（4）预制盖梁（连接）+ 预制矩形墩 + 现浇承台（整体）+ 预制管桩；（5）预制盖梁（分离） + 预制矩形墩 + 现浇承台（分离）+ 预制管桩。
BIM 技术在工可阶段中的应用为后续设计、施 工、运维阶段的数字化信息化建设奠定良好的工作 基础，从方案到数据的高效集成提升工程建设效率， 提高工程质量，便于工程数字资产的建立和完善。
参考文献： 1 李贻武 , 纪文渤 , 张凌涛 , 等 . 京台高速公路齐河至济 南段改扩建工程工程可行性研究报告 R .2020. 2 胡丰玲 . 高速公路改扩建工程四新技术应用 J . 黑龙 江交通科技 ,2020（12）:19-20. 3 申威 , 赵杰 , 李向阳 ,BIM 技术在牟汶河大桥改扩建 施工中的应用 J . 山东交通科技 ,2020（5）:108-110. 4 杜鸣曲 , 杨科 , 张婷 .BIM 技术在京哈高速公路改扩 建工程的应用 J . 公路 ,2021（1）:397-400.
通过创建精细化 BIM 桥梁模型，可从桥墩盖梁、 墩柱、承台、桩基等构件多层级对比分析方案的可 行性，辅助设计决策；叠加地形影像的同一视角可 视化方案对比可清晰直观地展现不同方案特点，对 比不同构造形式与环境的关系，见图 3。
（a）方案一
（b）方案二
（c）方案三 图 3 单侧两车道预制装配方案对比
全寿命周期 BIM 技术应用研究中心，山东 济南 250031）
摘要：在京台高速齐河至济南段改扩建工程可行性
研究阶段中，利用 BIM 技术开展既有工程高清地形
创建，为设计人员提供高精道路数据；快速创建改
扩建方案数字沙盘，叠加地形影像开展方案论证；
利用精细化桥梁 BIM 模型，推动预制装配桥梁和桥
梁信息化在改扩建工程中的应用。利用 BIM 技术，
山东交通科技
剔除异常数据，生成高精度数字地形模型见图 1，方 便设计人员获取道路全断面数据，提高设计效率。
图 1 高精既有地形模型
3 基于 BIM 的工可改扩建方案可视化表达
工程可行性研究阶段的方案论证通常采用平面 方式，针对改扩建工程的工可方案不仅要展示改扩 建方案，更要注重既有工程与改扩建工程的空间位 置关系。在工可改扩建方案论证中应用 BIM 技术可 快速高效展示方案，利用其三维可视化特点，多角 度展示方案特点 。 [3-4]
（a）方案一
（b）方案二
图 2 BIM 数字沙盘模型
4 精细化桥梁 BIM 模型应用
4.1 量出入济南
市区的集散交通，按照交通组织的总体思路和施工 期路段交通组织方案，为尽量减少施工期对既有道 路通行能力的影响，最大限度缩短工期，在该工程 改扩建中积极应用预制装配桥梁，通过创建精细化 BIM 桥梁模型，可视化对比分析不同预制装配方案 特点，助力预制装配桥梁在该工程中的应用。
2 基于激光点云的高精既有地形构建
京台高速齐河至济南段改扩建工程需拟合老路 平面及纵断面线形、对既有构造物进行拼接，在测 量时利用无人机载激光雷达航空测量、车载移动激 光扫描测量等补充老路路面和既有构造物细部测量 等内容 [2-3]。两种测量方式对既有工程干扰小且安全 性高。
在该项目中采用车载测量既有道路的平面和高 程数据，采用无人机载激光雷达测量既有道路两侧 边坡和周边环境的平面高程数据。既有路面测量数 据平面误差低于 ±3 cm、高程误差低于 ±1.5 cm。 将车载测量数据与机载点云相融合，利用 BIM 软件
提高工程可行性研究深度和方案论证效率，提升工
程建设品质。
关键词：BIM；改扩建；工程可行性研究
中图分类号：U418.8
文献标识码：A
Application of BIM technology in feasibility study of reconstruction and expansion project of Qihe-Jinan section of Beijing-Taiwan highway
根据预制盖梁内置的尺寸信息计算其工程量为 15.796 m3, 辅助设计工程量计算；内置参数如 GLL、 GLH、GLW 可根据项目设计方案随时调整，实现设
计方案的参数化驱动，快速高效创建精细化 BIM 模 型； 五 段 式 分 类 编 码： 项 目 编 码（project_code）、 单位工程编码（unit_code）、构件编码（component_ code）、位置编码（position_code）、版本编码（version_ code）保证构件的唯一性，可实现桥梁 BIM 模型的 多阶段继承应用。