圖：路基效果圖

橋隧占比高達(dá)81%，惟有選擇三維設(shè)計(jì)

雖然在西南地區(qū)摸爬滾打多年，中鐵二院的工程設(shè)計(jì)人員對(duì)西南復(fù)雜的地理地質(zhì)情況并不陌生，但當(dāng)他們面對(duì)西部某高速鐵路工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)，依然感受到了前所未有的巨大壓力和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

西部某高速鐵路正線長(zhǎng)度約515km，鐵路項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)速250km/h。據(jù)了解，西部某高速鐵路線路多處于高山河谷地帶，地質(zhì)情況比較差，巖層破碎，隧道群較多，跨越水系支溝較多，所需修建的高橋也較多，線路的351座橋梁中有14座屬特大橋，193條隧道中有180條為特長(zhǎng)隧道。根據(jù)此前環(huán)保部門批復(fù)的環(huán)評(píng)方案，全線橋隧占全長(zhǎng)比例達(dá)到了驚人的81%。

對(duì)于線路跨越西南山區(qū)的崇山峻嶺，地形和地質(zhì)條件非常復(fù)雜，設(shè)計(jì)和施工難度很大等不利條件，中鐵二院的工程設(shè)計(jì)人員早已司空見慣。然而，這次他們所面臨的問題卻遠(yuǎn)不止于此。

西部某高速鐵路項(xiàng)目的整體線路較長(zhǎng)，在平面選線和路基橫斷面設(shè)計(jì)上的影響因素很多，工作量很大，而項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期卻相對(duì)較短。董鳳翔介紹，“項(xiàng)目業(yè)主給我們的線路設(shè)計(jì)時(shí)間大約僅有6個(gè)月，與同等規(guī)模的項(xiàng)目相比，設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了一半。因此該項(xiàng)目的一大挑戰(zhàn)就是要在有限的項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期內(nèi)，完成多個(gè)方案的比選，并生成高質(zhì)量的橫斷面設(shè)計(jì)圖紙，而且業(yè)主期望以更為直觀的方式獲取設(shè)計(jì)最終效果。”

如何應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，才能在有限的時(shí)間內(nèi)向業(yè)主交出一份滿意的答卷?中鐵二院將目光投向了新的三維設(shè)計(jì)技術(shù)BIM。

事實(shí)上，在2010年為了進(jìn)一步推進(jìn)中鐵二院的三維設(shè)計(jì)工作，不斷提高公司的科技創(chuàng)新水平，中鐵二院成立了公司總經(jīng)理掛帥的三維設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組和各鐵路設(shè)計(jì)專業(yè)骨干力量組成的總體組，先后依托國(guó)內(nèi)外知名軟件開展了多個(gè)鐵路項(xiàng)目的試點(diǎn)工作，取得了較好效果。中鐵二院三維設(shè)計(jì)總體組組長(zhǎng)周建表示，作為一家傳統(tǒng)的勘察設(shè)計(jì)企業(yè)，只有通過技術(shù)和管理創(chuàng)新才能給企業(yè)帶來更大的價(jià)值。他認(rèn)為，BIM作為引領(lǐng)三維設(shè)計(jì)的核心理念，相信其在鐵路勘察設(shè)計(jì)中能夠發(fā)揮巨大作用。“在企業(yè)內(nèi)部推廣BIM應(yīng)用的最大問題是三維設(shè)計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)而言，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的升級(jí)，而是一個(gè)跨越的變革，在這個(gè)過程中，必須要研究并建立一套全新的且符合三維設(shè)計(jì)思路的工作模式和設(shè)計(jì)流程，從而保證從二維繪圖到三維設(shè)計(jì)的順利過渡和實(shí)施。”周建說。

設(shè)計(jì)智能高效，BIM功不可沒

西部某高速鐵路項(xiàng)目所處地形復(fù)雜，涉及專業(yè)較多，項(xiàng)目流程運(yùn)作復(fù)雜，除了涉及到大范圍的地形數(shù)據(jù)外，長(zhǎng)距離的線路平面定線、路基設(shè)計(jì)、橋涵與隧道方案設(shè)計(jì)等占據(jù)初步設(shè)計(jì)最主要的工作量。中鐵二院橋梁專業(yè)工程師楊詠漪表示，該項(xiàng)目的挑戰(zhàn)主要有三：一是時(shí)間壓力較大，由于該項(xiàng)目分二維設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)同步走，人力資源相對(duì)緊張;二是項(xiàng)目涉及專業(yè)較多，可能采用的設(shè)計(jì)軟件種類較多，同時(shí)需要加強(qiáng)專業(yè)協(xié)作;三是現(xiàn)有專業(yè)團(tuán)隊(duì)缺乏三維設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，前期需要投入一定的學(xué)習(xí)成本和時(shí)間成本。為此，中鐵二院建立了專門的三維項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行三維設(shè)計(jì)的前期培訓(xùn)，并邀請(qǐng)歐特克技術(shù)專家提供技術(shù)支持，有效保證了項(xiàng)目進(jìn)度。另外，公司相關(guān)軟件開發(fā)人員還就一些特性需求，開展了軟件的定制開發(fā)，滿足了鐵路勘察設(shè)計(jì)的特性需求。

在整個(gè)西部某高速鐵路項(xiàng)目中，三維設(shè)計(jì)BIM技術(shù)在CK106-CK172標(biāo)段的線路和路基設(shè)計(jì)中的表現(xiàn)給楊詠漪留下了深刻的印象。CK106-CK172標(biāo)段是地勢(shì)最為復(fù)雜的工點(diǎn)之一，包括了中高山、中低山侵蝕、剝蝕、溶蝕地貌。中鐵二院所運(yùn)用的AutoCAD Civil 3D軟件可在三維地形模型的基礎(chǔ)上，提供參數(shù)化的路線布局工具(支持直線、圓曲線和多種緩和曲線)，支持以動(dòng)態(tài)交互方式的設(shè)計(jì)平面線路、縱曲線高程以及橫斷面路基形式，最終形成三維的鐵路路基模型，并保證所有的三維工程對(duì)象都是智能關(guān)聯(lián)，一處修改，處處更新。一旦三維模型完成后，系統(tǒng)可以自動(dòng)批量創(chuàng)建圖紙集，并生成土方施工圖和計(jì)算報(bào)表。同時(shí)，可以對(duì)每個(gè)單獨(dú)橫斷面逐個(gè)瀏覽并進(jìn)行修改，還能將設(shè)計(jì)成果發(fā)布到Google Earth中直接進(jìn)行瀏覽，實(shí)現(xiàn)真正的所見即所得。解決了線路專業(yè)與路基專業(yè)的數(shù)據(jù)同步問題，極大地提高了設(shè)計(jì)效率。

事實(shí)上，在整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，AutoCAD Civil 3D的智能高效功不可沒。它使得設(shè)計(jì)人員可以專注于設(shè)計(jì)本身。在160公里的鐵路路基設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)人員花了大約10天時(shí)間來研究橫斷面的坡度、擋土墻和排水溝等細(xì)部問題，而只用了一小部分時(shí)間修訂圖紙。

此外，在車站設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)人員采用了基于BIM理念的Autodesk Revit系列軟件，使用Autodesk Revit的工作集和鏈接管理，將多專業(yè)的Autodesk Revit模型進(jìn)行整合和沖突檢測(cè)，避免了因?yàn)橐粋€(gè)小小的專業(yè)間的碰撞所可能導(dǎo)致的施工成本的大幅追加。不僅如此，通過Autodesk Revit系列軟件，可以讓業(yè)主能夠更加直觀生動(dòng)地了解設(shè)計(jì)成果的最終形態(tài)，在匯報(bào)交流過程中，極大地減少了溝通障礙，得到業(yè)主的高度認(rèn)可。

據(jù)了解，目前西部某高速鐵路項(xiàng)目還處于方案調(diào)整期。中鐵二院后期將根據(jù)業(yè)主要求對(duì)局部工點(diǎn)做深化設(shè)計(jì)，包括線路的走向、特殊橋梁方案調(diào)整、站房細(xì)部設(shè)計(jì)，等等。

BIM帶來行業(yè)革命

通過利用三維設(shè)計(jì)手段，中鐵二院在西部某高速鐵路項(xiàng)目中首次實(shí)現(xiàn)了線路、路基、橋梁等主要設(shè)計(jì)專業(yè)之間數(shù)據(jù)的協(xié)同與共享，不僅提高了工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，而且為業(yè)主提供了更為直觀的交付方式。董鳳翔說，“西部某高速鐵路項(xiàng)目是我們應(yīng)用BIM設(shè)計(jì)的最為復(fù)雜的項(xiàng)目。”他坦承，中鐵二院應(yīng)用BIM進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)歷了學(xué)習(xí)期、混沌期和成長(zhǎng)期三個(gè)階段，目前項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)BIM的技術(shù)應(yīng)用還處于試用階段。而在公司內(nèi)部如何加快推廣BIM的應(yīng)用，相關(guān)工作目前還處于摸索和研究階段。

那么，在經(jīng)歷了一系列實(shí)踐后，中鐵二院的工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員對(duì)BIM又有哪些新的認(rèn)識(shí)呢?

董鳳翔表示，BIM 是一個(gè)先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，世界各大軟件廠商都有針對(duì)該理念實(shí)施的不同工具，而目前市面上比較普遍或者比較能夠?yàn)榇蟊娝煜ず徒邮艿氖菤W特克公司研發(fā)的針對(duì)整個(gè)BIM實(shí)施的一系列配套工具，這些工具組成了一個(gè)完整的BIM解決方案。其中以Autodesk Revit三件套為核心，配以Autodesk Navisworks和Autodesk 3ds Max Design與Autodesk Ecotect等配套工具，以及AutoCAD系列產(chǎn)品為輔助工具來實(shí)施。他強(qiáng)調(diào)，所有軟件要相輔相成，所有工具要相互配合與依托，才能共同實(shí)現(xiàn)BIM，而BIM的實(shí)現(xiàn)，一定是團(tuán)隊(duì)合作的結(jié)果，不是單打獨(dú)斗的產(chǎn)物。所以，就整個(gè)平臺(tái)的整合度而言，歐特克在這方面較其他廠商的產(chǎn)品有較大的優(yōu)勢(shì)和人氣。

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