2022年7月6日，广西壮族自治区第一届全区基础设施建设BIM技术应用(广西北投杯)职工职业技能大赛圆满落幕。该大赛将传统产业领域向“高精尖”领域升级，在进一步展示技术人员BIM专业技术水平的同时，也充分展现了工程设计行业广大“高精尖”科技工作者的工匠风采。

  广西交科集团与本会理事单位上海同豪土木工程咨询有限公司（简称“同豪土木”）合作的“天峨-北海公路(南宁至北海段)”项目荣获设计组二等奖。《公路工程设计BIM系统》各子系统在项目过程中起到了至关重要的作用。未来，我们期待《公路工程设计BIM系统》作为一线工程师的设计利器，在更多的实际项目中深入应用，攻克技术难关，成为交通行业高质量建设的有力后盾。

  本次赛事由广西壮族自治区直属企事业工会委员会、北投集团工会委员会主办，广西交科集团承办，并得到广西公路学会、广西航海学会、广西勘察设计协会的指导。大赛邀请到桂林电子科技大学、长沙理工大学、广西建筑科学研究院、广西科技大学、中铁长江交通设计集团等高校院所及企业的资深专家担任评委。大赛分为初赛、决赛两个阶段，共有近40个参赛项目参加初赛选拔，18个参赛项目晋级终评决赛。

△各参赛代表队进行项目展示宣讲

  广西壮族自治区直属企事业工会主席吴泰龙，广西北投集团党委委员、工会主席周善雄，原自治区交通运输厅副巡视员、广西公路学会理事长李日昌，北投集团党委工作部副部长、工会副主席吕兢，广西交科集团党委副书记、工会主席罗静，总工程师熊剑平出席大赛颁奖仪式。

△同豪土木产品研发高级工程师霍明冬（左一）；广西北投集团党委委员、工会主席周善雄（左3）

项目简介

  项目起点位于南宁市邕宁区屯麻村，与南宁市外环高速相交，项目路线总体沿西北往东南布设，依次经过南宁市邕宁区新江镇、百济镇，于那鸾村附近与规划南宁南过境线(六景至大塘 段) (南宁二环高速)相交，经钦州市新棠镇、长滩镇、小董镇、平吉镇、那彭镇、那思镇，在长滩镇那谷村附近与在建大塘至浦北高速公路相交，在平吉镇西跨越省道S312后接入钦州北环过境线公路(钦州北环线)，共线至六钦高速，于平吉镇白鹤垌村附近上跨黎钦铁路(黎塘至钦州)，于沟口村附近跨钦江(平陆运河)，于高和村附近与六景至钦州高速公路相交，于那彭镇附近与规划鹿寨至钦州港高速公路相交，向南经洪朝江水库西面进入北海市合浦县境内，在合浦县钦廉林场总场新砖厂附近与改扩建中的兰州至海口高速(钦州至山口段)相交，上跨国道G325、在乌家镇西面经过乌家镇，于合浦县乌家镇西面附近上跨钦北铁路及南北高铁，之后在沙岗镇北面与规划“横12”东兴-防城-铁山港(沿海通道防城港至合浦段)高速公路相交，终点位于沙岗镇南侧三东村，接滨海级路(廉州湾大道)。
  路线全长约145.167公里，其中K68+005. 863~ K81+277.205为与钦州北环共线段, 未纳入本项目建设规模，本项目实际建设里程130. 247公里。

  全线设置新江北枢纽互通、新江互通、百济北枢纽互通、百济互通、新棠互通、保上枢纽互通、长滩互通、小董互通、那龙枢纽互通、高和枢纽互通、那彭西枢纽互通、那思互通、乌家北枢纽互通、乌家互通等互通式立交13处，设置新江、长滩、那彭、那思等4处服务区，主线收费站2处，匝道收费站7处，养护工区1处，监控通信分中心1处(隧道管理站与之合并)。主线采用双向四车道高速公路标准建设，设计速度120km/h,路基宽度26.5m;连接线采用双向两车道二级公路标准建设,设计速度60km/h, 路基宽度10m。共设置桥梁25772m/91座，隧道6026m/4座，(桥隧比 22.23%)，涵洞227道，通道158道。

  本项目利用BIM与GIS技术深度融合，并充分应用在智能选线、路基、桥梁、隧道、互通等正向设计中，优化了设计方案，提高了设计质量，努力推进了广西公路“品质工程”示范地创建。

 

工程特点与难点

  本项目属于山区高速公路，地形高差大，地表切割强烈、沟深壁立；沿线分布有多处不良地质、煤炭采空区、自然保护区等；路线与多条公路、铁路、管线交叉，工程设计难度极大。

应用亮点及创新点

  本项目创新地将BIM技术引入到高速公路勘察、设计的主要专业中。完成了全线131.040公里的路线、路基、桥梁、隧道、互通枢纽专业的BIM设计以及BIM模型创建。

应用亮点：

  本项目在设计阶段充分采用BIM技术，进行正向设计与方案优化。在设计之初就规划好了BIM实施的模型、信息、应用等一系列标准。完善的标准、统筹的规划，为本阶段BIM模型在项目全生命周期的应用，打下了坚实的基础。

  同时本项目将高速公路勘察设计中所涉及的主要专业：GIS、路线、路基、交安、隧道、交叉工程等，都进行了BIM正向设计与翻模设计，解决了不同专业之间数据共享与协同等一系列关键问题。较传统设计效率和质量都大幅提升，为后续大面积推广使用，积累了宝贵经验。

创新点：

  实现勘察设计业务关键技术流程的信息化，优化了原有的工作方式，显著提升了设计工作的效率和准确性；实现了勘察设计的精益化管理，通过设计流程信息化、设计文件标准化，有效的实现了勘察设计技术质量管理的水平；实现了高速公路主要专业的参数化设计，实现了标准化的图纸、图表由模型自动生成。在完成BIM模型的设计后，实现参数化、自动化获取公路主体、各个专业的设计参数，自动计算、生成二维CAD图纸以及常用Excel成果表格，扭转了由设计人员手工的修图改图工作，工作量大耗费时间多的情况。实现三维模型、属性信息、设计参数，真正意义的二维、三维联动，实现了基于同一数据源的二维、三维一体化设计，主要专业的成果数据互联互通，实现各专业协同设计的目的。

BIM组织与应用环境

  为了保证本项目的顺利实施，公司为本项目投入工程师16名；硬件设备：台式工作站14台，移动工作站2台，服务器2台；办公场地100余平米。

BIM应用目标

  将BIM技术引入到高速公路勘察、设计的主要专业中。在勘察、设计中利用BIM技术的优势，推动勘察设计手段的创新，提高勘察设计信息化水平。努力推进了广西公路“品质工程”示范地创建。

团队组织

  完成本项目的设计人员配比如下：路线组3人，路基组6人，桥涵组4人，交安组2人，造价组1人。

  团队中的BIM工程师分工协作，完成本项目的BIM设计。具体分工如下：GIS数据处理以及三维地形构建、路线BIM设计（互通枢纽、交叉、改路等）、路基BIM设计、交安BIM设计、隧道BIM设计、模型整合及输出设计成果图表等。

  前期翻模由路线组3名工程师完成（其中1个做改路），主线包括比较线互通收费站等一共30个互通左右，一共花了2周完成翻模跟总体部分。然后提交给路基及交安等专业组进行下一步工作。路基专业大概6个人参与项目，是分段分专业进行设计，大概用两周的时间完成路基戴帽并出部分图纸以及工程数量表，最后在提交给总体出图，共花费1个月的时间完成提交一版初稿图纸。

软硬件环境

  本项目BIM技术应用主要利用公路BIM软件进行翻模及正向设计；硬件投入情况：台式工作站14台，移动工作站2台，服务器2台。

应用策略

  航测进行大范围的航拍获得GIS数据—>结合BIM地质情况，构建BIM三维模型—>在总体子系统中进行翻模及改线设计—>互通枢纽收费站改路等设计工作—>提交路线数据给路基子系统进行路基精细化设计—>总体子系统完成数据后同步提交给交安子系统数据进行交安设计—>总体子系统完成数据后同步提交给隧道子系统进行隧道设计—>总体子系统完成数据后同步提交给其他专业人员进行设计—>所有子系统完成后提交模型及数据进行整合汇总出图。

《公路工程设计BIM系统V1.5》应用

GIS资料：实现以正向摄影航测的方式，快速测绘现场实际地形数据。创建三维地形曲面构建真实环境。数字高程模型叠加正射影像后，形成与真实环境高度吻合的场地全方位分析地形、地貌、虚拟踏勘、方案展示沟通、方案评审等。

总体子系统：本项目主线已有部分数据无需调整，导入总体子系统后进行翻模设计。首先定义好标准断面等信息，在三维环境下进行优化调整，将所有的互通、收费站、改路、平交、比较线等进行翻模后，就可以一键快速创建出公路的BIM模型。平、纵、横联动、设计过程中A方案与B方案、同一方案调整前后各项指标动态对比，助力工程师快速确定合理方案； 利用BIM技术可以快速的创建互通中各种复杂的线型，立交设计匝道与主线、匝道与匝道之间系列偏值关系自动计算，各类宽度的管理、过渡，纵坡自动顺接，附加路拱自动计算、匝道之间各种空间位置关系控制点的自动获取和应用，使得立交设计效率得以大幅提升；平纵超规报警等符规检查辅助，让工程师在指标的正确性应用上变得轻松自如；无论是总体设计还是立交设计，设计完成后自动化的成果输出，出图效率高，图元标注丰富，手动修改量小，让工程师从繁重的图表工作中得以解放；从而提高了互通设计的效率和质量。

路基子系统：将路线子系统中完成的路线数据导入，然后设置路基断面的填、挖方边坡及防护工程等参数模板库，并快速生成路基BIM模型，可动态查看路基横断面；全三维环境设计，定制通用图模板库即可快速完成项目路基设计，后期项目随时调用，通用图模板库包含单位工程量数据，能使路基设计数据实时刷新输出功能，实现高效设计；在路基BIM模型上，可以交互式地进行实时动态排水设计、可视化土石方调配工作，并自动生成设计所需的路基成果文件及横断面图纸；大型项目可以灵活地对项目进行拆分合并，实现多人并行设计。

交安子系统：通过导入路线、路基成果数据及模型文件；结合地形，借助于强大的经验库思想，实现了交安设计标准化、自动化和智能化，基于三维实景设计环境，使得设计过程形象生动，方案核查简单直观，设计效率得到了极大的提升。设计完成一键提交三维模型及二维图纸。

隧道子系统：融合BIM技术且满足公路工程隧道正向设计，支持山区公路多种常用隧道类型的通用软件。纵向和横断设计在表格参数控制的基础上加入可视化二维交互设计；针对洞口段设计的复杂性，增加二维设计和三维设计结果交互显示，并实时更新设计成果，实现快速迭代。设计成果包括非标图纸，材料数量统计表，三维BIM模型等，并具有良好的拓展性，可满足项目不同工程阶段的实际需求。

涵洞子系统：利用该系统可帮助设计师实现涵洞自动布设，输出涵洞图纸、图表，快速确定涵洞方案，精确绘制图纸，准确计算工程量等，极大简化了传统设计方式的繁琐过程，让设计变得简单直观和更加高效。

应用效果

（1）BIM智能选线，平纵横的实时联动，给方案可选性更加直观多样。

（2）路基BIM设计，动态进行优化，满足路基排水，边坡安全等要求。

（3）交安BIM设计，借助于经验库思想，实现交安设计标准化和智能化。

（4）隧道BIM设计，融合BIM技术且满足公路工程隧道正向设计。

（5）涵洞BIM设计，实现涵洞自动布设，输出涵洞图纸、图表。

（6）BIM可视化特性，非常好地表达了设计理念与工程建成后的效果。

（7）复杂枢纽的BIM方案比选，直观更好为决策提供技术依据。

软件评价

1、总体子系统的立交设计自动计算端部接坡等功能非常方便，包括一键出连接部图等功能，大大地提高了工作效率，人数少的情况下也能独立完成多个互通的设计。

2、总体子系统的土地资料功能来自动计算用地表的功能非常强大给用地人员省了不少时间，期待后续版本的构建土地资料功能的开放使用。

3、路基子系统提供了一整套包含边坡、支挡、排水、路面、路基处治、取弃土场等路基路面设计所涉及的全专业系统解决方案，并且具备处理分离式路基和立交区等复杂路段的能力；结合GIS、BIM和互联网技术，为广大设计人员提供全流程、专业化、数字化、智能化的路基设计解决方案。

4、三维建模。系统能够建立精细的路基路面三维模型，形象直观，能够帮助设计人员及时发现问题，并显著提升设计质量。

5、交互编辑功能强大。系统提供了丰富的建模辅助工具，能快速调整设计参数，且设计结果实时联动更新，显著提高了方案调整和设计效率。

6、一键出图，自动生成图表。通过系统建立好的模型，大部分图表成果均可由系统自动生成，解放了设计人员繁重的绘图和算量工作，大大提高了生产效率。

7、 该系统基本满足初步设计使用要求。

8、 该系统在方案比选、专业化精细设计、设计成果，一键出图等自动化方面有非常大的优势。

总结

  天峨-北海公路（南宁至北海段）高速公路创新地将BIM与GIS技术深度融合，并充分应用在互通枢纽、路基、交安、涵洞、隧道等正向设计中，促进了勘察设计手段的创新，推动了广西公路“品质工程”示范地创建，为我国高速公路设计积累了宝贵财富。

 

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