BIM的概念源于美国国家BIM标准对其的定义，由于BIM技术具有材料和功能信息的精细化三维模型、适用于全寿命周期、多专业可协同作业三项特点[1]，所以广泛应用于公路工程建设领域。然而现阶段多数BIM技术在公路工程行业领域介入的时间是在设计单位出具施工图纸之后，即“BIM逆向设计”，降低了设计效率，因此BIM正向设计成为实现BIM技术的核心。BIM正向设计是根据勘察项目地形、地质以及地貌等情况后，直接在三维环境中开展施工图设计的行为，包括分析公路项目需求、总体路线设计、方案比选、构件设计、输出成果等基本过程[2]。为有效提高BIM设计的效率，学者们开展了相关研究。张轩[3]以Bentley平台为技术支持，探索研究了隧道BIM正向设计技术路线；俞尚宇[4]以深圳市黄木岗综合交通枢纽工程为研究试点，探索了交通枢纽工程正向设计与参数化建模；傅战工[5]、张皓清[6]等以常泰长江大桥为研究试点，对桥梁主塔、钢桁架等部件的正向设计进行了研究。但对于复合地基BIM的正向设计尚缺乏研究，因此文章依托清远清新至广州花都高速公路项目，通过参数化驱动，实现复合地基BIM的正向设计。1工程概况本项目沿线地貌类型主要为冲积平原地貌、构造剥蚀丘陵间夹丘间谷地地貌。秦皇河、北江及北江支流大燕河流经项目区，形成大面积冲积平原，其中K10+300~K12+300段地形地质较为典型，该段地层岩性复杂，地表上覆第四系冲洪积、破残积土层，下伏岩性主要有泥盆系砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、灰岩、含炭质灰岩，岩层产状为41°∠25°，特殊性岩土主要为软土、填土、红黏土。将该路段中K10+500~K10+585作为一个典型工点，对其进行复合地基处理BIM正向设计，详勘钻孔情况如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.033.T001表 1K10+500~K10+585段详勘阶段地址钻孔钻孔编号高程孔深SJTK339.77.3SLZK07310.115.0m参考勘察及试验结果，且道路等级高，工后沉降要求高，从施工工艺的适用性、经济性以及路基长期安全稳定性角度考虑，该段路基复合地基处理方式采用素混凝土桩。2结构计算2.1素混凝土桩复合地基参数设计（1）桩长：该段通过钻孔取样以及静力触探的方式分析地质情况，桩基长度定为17.0 m，桩端进入持力层不得小于1.0 m。（2）桩径：素混凝土桩施工采用长螺旋泵压法，故受设备条件制约，桩径规定为50.0 cm。（3）桩间距：基于该段路基勘查数据，以正方形形式布桩，其中桩间距定为2.0 m，桩帽边长1.1 m，故素混凝土桩面积置换率为4.89%。（4）褥垫层：在桩顶设置桩帽与级配碎石褥垫层，从而达到调整整体桩与土之间的受力比值，实现对桩基的最大化利用，垫层厚度定为50.0 cm。2.2单桩承载力特征值与复合地基承载力特征值计算（1）单桩承载力特征值计算。单桩承载力特征值PPF计算公式如下：PPF=∑fiSali+αAPfak （1）式中：Sa——桩身周长，m；fi——按土层划分的各土层桩周土的极限摩阻力，kPa；li——按土层划分的各段桩长，m；fak——桩端土极限承载力，kPa；AP——桩身截面面积，m2；α——桩端天然地基土的承载力折减系数，取值区间0.4~0.6[7]。（2）复合地基承载力特征值计算。复合地基承载力特征值Pcf计算公式如下：Pcf=mPPF/AP+β(1-m)Psf （2）式中：Psf——天然地基极限承载力，kPa；β——桩间土承载力折减系数；m——复合地基置换率。通过对钻孔资料的分析可知，复合地基桩长取17.0 m，根据式（1）和式（2）以及试桩施工测量参数值，计算可得单桩竖向承载力特征值为580.0 kPa，复合地基承载力特征值为148.6 kPa，单桩的抗压承载力与荷载设计值之比为1.8，复合地基承载力与应力设计比为1.8，均满足要求。2.3沉降计算在荷载作用下，复合地基总沉降量S是由加固区的沉降量S1与下卧层的沉降量S2之和。（1）加固区的沉降量计算方法有桩身压缩法、应力修正法以及复合模量法，其中复合模量法计算素混凝土桩加固区沉降量较为简明，成果可靠性强，采用此方法计算加固区的沉降量S1：S1=ψp∑j=1m∑i=1njσj,iΔhj,iEsj,i （3）式中：m——桩端下压缩土层分层数；Esj,i——桩端下第j层土的第i个分层的复合土体压缩模量，MPa；Δhj,i——第j层的第i分层厚度，m；σj,i——桩端下第j层的第i分层的竖向附加应力，kPa；ψp——桩基沉降计算经验系数。按此方法展开计算，可求得S1=43.5 mm。（2）下卧层部分的沉降量S2按分层综合法计算求得，S2=168.9 mm。（3）地基总沉降。总沉降量S=S1+S2=212.4 mm500.0 mm，可满足要求。3基于Revit平台的参数化建模3.1参数化建模的意义Revit是一种可供三维操作的参数化设计工具，参数化设计、构件相关性设计和多专业协作设计是该软件的主要特征[8-10]。参数化技术可以提高BIM模型修改维护效率和方便性，对于施工阶段发生的工程变更可直接从模型修正并出图，提升变更处理效率，消除各专业间的“设计碰撞”。3.2参数驱动BIM族模型的创建经计算，已经确定素混凝土桩的基本参数，基于Revit平台，通过参数化技术建立素混凝土桩族，如图1所示，素混凝土桩参数设置如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.033.F001图 1素混凝土桩族模型10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.033.T002表2素混凝土桩参数设置驱动参数内容数值桩径500.0桩长17 000.0桩帽边长1 100.0钢筋保护层50.0mm3.3工点素混凝土桩处理BIM实体模型的创建经计算，工点K10+500~K10+585段路基基底需1 291根素混凝土桩处理，模型建立工作量较大，将单根桩通过参数化建模形成素混凝土桩族后，可通过Revit平台族阵列快捷建立实体模型，如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.033.F002图2K10+500~K10+585段路基基底素混凝土桩处理模型3.4施工阶段变更对BIM模型进行局部参数化调整若施工阶段根据试桩情况，对该段素混凝土桩局部区域桩长进行调整，可对该局部进行重新创建组，如图3、图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.033.F003图3局部重新创建组进行参数调整10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.033.F004图4调整局部桩长4自动化出图基于Revit的出图主要流程：（1）统一出图样式。在出图前统一纸张尺寸、图框设置、单位与坐标、标注样式、文字样式、线型线宽、剖切样式等图纸要素。（2）选择合适剖视图，如图5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.033.F005图5素混凝土桩桩帽钢筋布设图（3）工程量统计。Revit可直接输出钢筋明细（重量、长度等）如图6、图7所示，C30混凝土用量0.421 m3。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.033.F006图6单根素混凝土桩桩帽钢筋明细10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.033.F007图7单根素混凝土桩混凝土用量5结语文章对清远清新至广州花都高速公路K10+500~K10+585段复合地基BIM正向研究，根据勘察情况对结构进行结构、沉降计算，对素混凝土桩进行参数化设计、二维图纸生成、工程数量计算，过程中创建了参数化BIM素混凝土桩族库，当出现设计变更时，直接修改局部三维模型，图纸及工程数量即可更新。创建了一种全生命周期的复合地基BIM的正向设计流程，由于模型的可维护性与专业协调性，提高了设计效率，消除了“零号变更”，为今后实现全生命周期全断面路基三维参数化设计提供了工程实践经验。