关于公路建设的一些基本知识（道路建设模拟）

公路是指按照国家规定的公路工程技术标准修建，并经公路主管部门验收认定的城内、城乡间、乡间能供车辆行驶的公共道路。公路包括路基、路面、桥梁、涵洞、隧道。

1、公路与道路的区别

公路是指联接城市之间、城乡之间、乡村与乡村之间、和工矿基地之间按照国家技术标准修建的，由公路主管部门验收认可的道路，包括高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路，但不包括田间或农村自然形成的小道。

道路是供各种车辆（无轨）和行人通行的工程设施。按其使用特点分为城市道路、公路、厂矿道路、林区道路及乡村道路等。其中城市道路是指城市规划区内的公共道路，一般划设人行道、车行道和交通隔离设施等。包括城市快速路、城市主干道、城市次干道、城市支路、胡同里巷等。

2、公路建设基本知识

1.拐弯防沉闷

第一：也许你会想，两点之间直线最短，那为什么公路常需要拐无数个弯，而且，有时甚至需要转360度的弯。这是因为行驶了一天的司机已经很累了，可能还要加夜班，如果总是直线，容易使驾驶员神经松弛，产生单调，沉闷的感觉，会降低司机的灵敏度，这样就加大了交通事故的发生。同时，人的眼睛长时间观察极远的目标，也会失去观察远处目标的能力。这样就需要那无数个弯了。

2.分段示速度

第二：公路上的线为什么一段一段的。公路那些线做成一段一段的也是为司机准备的，它可以提醒司机时速的快慢，比起看时速表来的可方便多了。

3、公路用地范围

“公路用地”是指公路两侧边沟（或者截水沟）及边沟（或者截水沟）以外不少于1米范围的土地。公路用地的具体范围由县级以上人民政府确定。

4、公路建设过程

1.规划

公路网规划的制定是一项繁重复杂的工作。由于各地情况的变化，例如政治、军事等战略的改变，矿藏资源的开发，海岸、商埠经济的发展，城乡人民生活的改善，旅游事业的兴起，其他运输方式的改变，资金的增加等，都可能使规划随之变化。因此，在制定规划时，事先应充分掌握各方面的信息，进行有充分预见性的可行性研究，避免规划的盲目性带来不良后果，然后有计划按步骤地分期付诸实现。

近日，国家发展改革委、交通运输部印发《国家公路网规划》的通知，与2013版规划相比，规划总规模增加了约6万公里。其中国家高速公路净增里程约2.6万公里，7条首都放射线、11条北南纵线、18条东西横线的主骨架没有变，主要是增设了12条都市圈环线、11条并行线和58条联络线，调整了6条既有规划路线走向。

国家公路网规划详情：

2.勘察设计

拟建路线的第一步，应根据线路所经控制点，进行勘察和测量，选出距离最短、工作量最小、工程举办容易、造价低廉、后遗病害最少、养护费用最低、使用效益最大的线路。如果线路有几种选线方案，则应进行比选，以便从中选定最优方案。

各项新建或改建工程的设计，应本着就地取材、因材施用、利废增益的原则，重视长远的经济损益分析来进行设计。公路等级一旦确定，则线形几何标准也随之确定。尤其是丘陵区和山岭区的纵坡度是很难改变的。又如路基路面工程往往占造价比重最大，但可以从低级过渡到高级，分期修建。这些项目的设计，都必须充分考虑前期工程能为后期利用，而不致废弃，造成浪费。

此外，路面等级愈低，造价愈低，但公路养护和更新费用则愈高，行车消耗费用愈大。因此，决定路面等级不能孤立地考虑造价，而是要根据较长时间，从造价、养护更新费用，特别是行车消耗费用这三者进行经济损益分析，选择经济合理方案。

现代的勘察设计工作已利用卫星地图或航测地图，并用电子计算机分析和绘图，用地震法探测地层地质，用γ射线量测密度含水量，用激光测距等新技术和其他新设备，使勘察设计工作缩短了作业时间，提高了作业效率和精度，降低了成本。

除了以上设备外，在公路设计阶段，为了能对公路设计进行三维可视化分析，选出经济合理的设计方案，在进行公路设计时，一般会应用道路设计BIM软件OpenRoads Designer。

道路设计BIM软件OpenRoads Designer引入全新的综合建模环境，提供以施工驱动的工程设计，有助加快路网项目交付，统一从概念到竣工的设计和施工过程。该应用程序提供完整且详细的设计功能，包括：

1.创建纵断面图和横断面图

从设计中的任意点创建纵断面图和横断面图。借助动态横断面在修改设计时实时查看更新。您可以查看地面变化以反映设计编辑，包括地表特征、廊道组件，以及建筑限制或车站等注释。

2.结合环境进行设计

轻松将传统勘测、图像、点云和三维实景模型集成至设计和施工模型，借助这些功能，清晰了解现有状况并加快设计建模工作流。集成地理空间信息，确保模型的精确地理空间定位。

3.对地形进行建模和分析

创建既包含地形数据又包含公路或场地特征的智能模型。您可以根据特征一目了然地区分设计中的结构、外观和符号。

4.土石方建模

创建3D挖填土石方模型，作为数字孪生模型，精确计算、可视化并总结挖填量分析。OpenRoads Designer 独特的建模功能帮助提升土石方量工作流，实现效率最大化，节约成本。

5.进行设计时间分析

通过设计时间分析确保深入了解整体项目绩效，以获得各种分析的最优设计结果，如对排放系统、地形、安全性、坡度、现场可见性、滑水的分析。

6.可视化设计

借助约束驱动的模板、上下文敏感的直观界面和动态三维建模工具体验实时设计。在建模工作流中按需随时将设计可视化。无需执行转换、软件或特殊工作流流程。

OpenRoads Designer功能详情：

OpenRoads Designer道路模型创建教程，可关注“艾三维技术”微信公众号，申请软件教程。

3.施工

优质工程不仅要有良好的设计，而且在更大程度上取决于施工质量的好坏。在施工中，材料、机具、操作是保证产品质量的主要环节。一切施工都必须严格遵守每项施工规范。

一是材料的准备，包括检查材料品种、规格、数量、堆放场所、供应和保管工作等；

二是施工机具，包括品种、型号、数量的配备及修理工作；

三是操作，应精心进行，每道工序完毕须经检查合格后方可进行下一道工序。全部工序完毕，经检查验收后方可交付使用。

公路工程的一些项目在使用中，会随着时间的延续产生不可避免的损耗，如路面在行车荷载下产生轻微变形、车辙、磨损，就必须及时养护、整修，才能维持正常使用效能，延长使用寿命。公路工程对各个工程项目都制定有相应的养护规范。忽视养护，损坏严重才进行补救，造成的损失往往更大。

4.养护

早期的施工、养护工作，一般是用简单的工具和人力或畜力操作。随着机械工业的发展，蒸汽机和内燃机等动力机械广泛应用于施工中，并出现各种单用机械和联合操作机械。

在筑路机械中，繁重、量大的工程所使用的机械，例如土石方的挖掘、运输、压实等使用的机械，正向着多用途、大功率的方向发展；路面铺装机械向着自动就地加工，提高废旧料利用率，简化工序，一次完成的大功率大型机械的方向发展。养路机械则向着一机多用和小型化的方向发展。桥梁工程用的机械趋向适用于轻型、装配化和预制构件所需机械发展；吊装设备则向大型机械发展。各种施工机械的发展，使以往难以进行的工序得到解决。施工机械的进步反过来又促进材料和结构物的革新。这种互相促进作用有益于提高工程质量、降低生产成本。

5、BIM技术在公路项目中的应用

BIM技术除了传统的建模外，还可在项目中进行多方面的应用分析，下面以梅观高速清湖南段市政道路工程为例，一起看看BIM技术在公路项目中的具体应用。

工程概况

本项目位于深圳市梅林关至清湖立交南侧，起于民乐立交北侧原梅林主线收费广场南端，止于留仙立交起点附近，路线全长约2.24km（起点桩号K0 120，左幅终点桩号K2 353.039，左幅长2.233km，右幅终点桩号K2 363.483，右幅长2.243km）。

本项目涉及道路工程（加宽、新建），桥梁工程（拆除、新建）、管廊工程（顶管、预制、现浇）、涉铁施工（桥梁、管廊）、管线迁改，绿化迁改，交通疏解等。项目工程周边城镇化程度高，电力、电信、通讯设施完善。

项目重难点

本项目在实施过程中，主要存在以下重难点：

1、现状梅观高速交通量大，和城市多条道路交叉，周边高度城市化，用地紧张，特别是预制场、临时弃土场的选址更是项目难点；

2、桥梁均需要跨越现状铁路、道路，综合管廊需要下穿多条主干道和铁路，顶管施工沉降等控制要求高，沿线涉及大量深基坑，且临近现状构筑物，安全控制要求高。

3、涉及专业众多，大量的管线迁改、交通疏解、涉铁施工等，组织协调难度大；

4、由于次高压燃气管线改迁、梅观高速全程通车状态、涉铁施工三合一的原因，整个工程各阶段相互制约，全程伴随交通疏解及转换，如何协调组织好各个阶段的关键节点，保证各阶段、各部位施工的连续性是关键。

针对以上项目的重难点，本项目采用BIM技术，根据施工顺序及流程，创建各专业信息化模型，实现项目全景建模和复杂工艺可视化交底，并服务现场施工进度管控。

BIM技术应用目标

1、项目存在两处立交节点，节点处结构物交错，交通疏解复杂，须利用BIM技术建立项目模型，直观了解项目各工程之间关系，并服务现场施工组织。

2、将BIM应用成果作为基础材料，实现三级技术交底的标准化、可视化，提升项目施工质量。

3、部署智慧工地暨BIM电子沙盘，实现项目总体概览、远程视频监控、人员管理、环境监测等功能，并以此作为项目BIM技术应用展示窗口，提升项目品质。

4、通过BIM技术的落地应用，培养具有BIM技术应用能力的人才，为后续同类项目开展BIM标准化应用进行人才储备。

BIM建模要求及内容

1、建模要求

1）坐标系及建模单位

本项目采用深圳市独立坐标系，在整个BIM技术应用过程中，宜采用统一的坐标系统、原点和以“m”作为度量单位，进行模型的创建与总装。

2）建模软件规定

本项目以Bentley平台搭建BIM整套解决方案，以Bentley软件作为建模软件。

道路工程：采用OpenRoads Designer CONNECT Edition UP7版本；
地下管网：采用OpenRoads Designer CONNECT Edition UP7版本；
桥涵工程：采用OpenBridge Modeler CONNECT Edition UP7版本；

综合管廊工程：采用OpenBridge Modeler CONNECT Edition UP7版本、OpenBuildings Designer CONNECT Edition UP5版本；
交安、景观工程：采用MicroStation CONNECT Edition UP14版本、LumenRT UP12版本；

3）模型精细度要求

本项目BIM应用实施在全专业上，模型建模深度和信息粒度，将以《深圳市交通建设领域建筑信息模型（BIM）设计阶段交付指引》和《广东省建筑信息模型应用统一标准》为依据，进行设计、施工阶段BIM成果审核与交付，如下表所示。

2、建模内容

本项目以Bentley平台搭建BIM整套解决方案，采用Bentley软件对BIM模型进行创建，包括道路工程、景观工程、地下管网工程、交安工程、桥涵工程、管廊工程、倾斜摄影模型。

基于BIM的技术应用

1、 720云发布

通过发布720云，展现项目全貌的效果图，包含项目周边的环境的图片以及待建工程的图片等视角和效果，用于技术人员以及负责人通过手机APP或者网页端浏览查看项目全貌，了解项目情况，针对项目提供沙盘以及不同标签。

2、图纸会审

在创建施工图模型过程中，审核图纸的设计问题，建立问题汇总清单，提交设计单位答疑，提前解决图纸错误问题，避免施工过程中的返工变更。通过精细化建模，累计发现道路工程、桥梁工程、地下管网工程施工图的多处问题。

3、可视化交底

技术交底是工程技术档案资料中不可缺少的重要组成部分，本项目通过BIM技术对综合管廊工程进行可视化交底，改变项目传统的交底方式，使得交底更具有针对性、观摩性，确保低成本、不返工、高质量的品质工程。

4、施工全过程4D模拟

由于管廊与市政管线工程均存在基坑开挖及支护，且不能共用基坑，所以先施工区域内管廊工程，待管廊工程回填完成，再施工管线工程，两部分施工内容可形成流水作业；辅道、匝道、人行道道路工程须待市政管线、管廊基坑回填完成后进行，可与市政管线、管廊两部分内容形成流水作业。运用BIM技术，在模拟中发现问题，解决问题，并且改进技术，在最大程度上可以保证施工的顺利进行。

基于BIM的项目管理

1、平台建设

部署业主平台，通过建立项目库——上传BIM资料——用户端协同共享信息——协同应用，进行项目管理。

2、文档管理

基于平台的档案管理模块中的资料库功能，创建项目库管理各项目各标段的工程技术资料；创建通用库功能管理项目各类标准规范、危大工程方案、验收记录等资料，实现资料有序管理及追本溯源。

通用库资料管理

项目库资料管理

3、安全管理

基于平台的安全管理模块，建立各标段的隐患排查记录和隐患台账；隐患排查基于日常巡查，发现现场安全问题，上传问题照片，相关责任人整改回复，闭合流程，同时基于排查建立隐患台账。

平台安全管理记录

4、视频监控管理

在BIM平台基础上，对关键施工区域、噪音扬尘监测、视频监控等数据进行集约化管理，实现远程监控，打造智慧工地。

视频远程监控

扬尘在线监控

5、进度管理

在BIM平台进度管理模块上，上传进度计划、上传项目施工图模型，通过进度计划与模型构件关联，实时跟踪现场实际进度情况，对比计划进度，实时掌握现场进度偏差，并及时调整。

进度计划上传

6、质量管理

基于BIM管理平台实现工程分部分项验收在线申报，现场人员填报申请，实现自审、监理审批等流程，通过手机应用上传到云端和PC端，云端协作闭环。

检验批质量验收

单位工程报验

7、考勤管理

基于BIM管理平台考勤管理模块，实现项目人员考勤管理、打卡检查、请销假台账等功能。

8、二维码管理

建立主体结构实体单元质量控制信息，利用二维码信息库，进行可视化技术交底。

BIM技术创新及亮点

1、基于BIM的无人机技术

利用无人机结合倾斜摄影、点云等多项技术，获取现场实景数据。

处理生成DEM实景模型，基于DEM BIM进行施工平面组织规划。实现现场施工与规划设计的有效对比监管，以及过程信息归档。

2、土方石核算

利用无人机结合倾斜摄影、点云等多项技术，获取现场地形数据，进行土石方工程量核算。

计算土方量并生成土方施工图，同时输出土方量的计算表，注意可直接用于本工程填方的挖方工程量计算以及回填用挖方的挖掘地点的设计与布置，这一点有利于土方工程的成本控制。

地质模型

土方模型

3、施工变更跟踪

利用互联网技术，将BIM模型上传至云端服务器，项目各相关单位与工作人员根据授权可以查阅权限内的BIM模型中的相关信息与数据，实现模型与数据的协同与共享，有效减少数据孤岛，提升协同效率。并在施工过程中，根据变更单等其他资料对模型进行实时维护，保证云端模型的及时与准确，保证项目各相关人员可以随时随地查阅、调用最新最准确的数据。