圖：路基效果圖

橋隧占比高達(dá)81%，惟有選擇三維設(shè)計

雖然在西南地區(qū)摸爬滾打多年，中鐵二院的工程設(shè)計人員對西南復(fù)雜的地理地質(zhì)情況并不陌生，但當(dāng)他們面對西部某高速鐵路工程設(shè)計項目時，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度約515km，鐵路項目設(shè)計時速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條為特長隧道。根據(jù)此前環(huán)保部門批復(fù)的環(huán)評方案，全線橋隧占全長比例達(dá)到了驚人的81%。

對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)計和施工難度很大等不利條件，中鐵二院的工程設(shè)計人員早已司空見慣。然而，這次他們所面臨的問題卻遠(yuǎn)不止于此。

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

如何應(yīng)對挑戰(zhàn)，才能在有限的時間內(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)計技術(shù)BIM。

事實上，在2010年為了進(jìn)一步推進(jìn)中鐵二院的三維設(shè)計工作，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)計領(lǐng)導(dǎo)小組和各鐵路設(shè)計專業(yè)骨干力量組成的總體組，先后依托國內(nèi)外知名軟件開展了多個鐵路項目的試點工作，取得了較好效果。中鐵二院三維設(shè)計總體組組長周建表示，作為一家傳統(tǒng)的勘察設(shè)計企業(yè)，只有通過技術(shù)和管理創(chuàng)新才能給企業(yè)帶來更大的價值。他認(rèn)為，BIM作為引領(lǐng)三維設(shè)計的核心理念，相信其在鐵路勘察設(shè)計中能夠發(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)計相對于傳統(tǒng)的二維設(shè)計而言，不是一個簡單的升級，而是一個跨越的變革，在這個過程中，必須要研究并建立一套全新的且符合三維設(shè)計思路的工作模式和設(shè)計流程，從而保證從二維繪圖到三維設(shè)計的順利過渡和實施。”周建說。

設(shè)計智能高效，BIM功不可沒

西部某高速鐵路項目所處地形復(fù)雜，涉及專業(yè)較多，項目流程運作復(fù)雜，除了涉及到大范圍的地形數(shù)據(jù)外，長距離的線路平面定線、路基設(shè)計、橋涵與隧道方案設(shè)計等占據(jù)初步設(shè)計最主要的工作量。中鐵二院橋梁專業(yè)工程師楊詠漪表示，該項目的挑戰(zhàn)主要有三：一是時間壓力較大，由于該項目分二維設(shè)計和三維設(shè)計同步走，人力資源相對緊張;二是項目涉及專業(yè)較多，可能采用的設(shè)計軟件種類較多，同時需要加強專業(yè)協(xié)作;三是現(xiàn)有專業(yè)團(tuán)隊缺乏三維設(shè)計經(jīng)驗，前期需要投入一定的學(xué)習(xí)成本和時間成本。為此，中鐵二院建立了專門的三維項目團(tuán)隊進(jìn)行三維設(shè)計的前期培訓(xùn)，并邀請歐特克技術(shù)專家提供技術(shù)支持，有效保證了項目進(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)計的特性需求。

在整個西部某高速鐵路項目中，三維設(shè)計BIM技術(shù)在CK106-CK172標(biāo)段的線路和路基設(shè)計中的表現(xiàn)給楊詠漪留下了深刻的印象。CK106-CK172標(biāo)段是地勢最為復(fù)雜的工點之一，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)，支持以動態(tài)交互方式的設(shè)計平面線路、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)可以自動批量創(chuàng)建圖紙集，并生成土方施工圖和計算報表。同時，可以對每個單獨橫斷面逐個瀏覽并進(jìn)行修改，還能將設(shè)計成果發(fā)布到Google Earth中直接進(jìn)行瀏覽，實現(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)計效率。

事實上，在整個項目設(shè)計中，AutoCAD Civil 3D的智能高效功不可沒。它使得設(shè)計人員可以專注于設(shè)計本身。在160公里的鐵路路基設(shè)計上，設(shè)計人員花了大約10天時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間修訂圖紙。

此外，在車站設(shè)計上，設(shè)計人員采用了基于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，避免了因為一個小小的專業(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地了解設(shè)計成果的最終形態(tài)，在匯報交流過程中，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)主要求對局部工點做深化設(shè)計，包括線路的走向、特殊橋梁方案調(diào)整、站房細(xì)部設(shè)計，等等。

BIM帶來行業(yè)革命

通過利用三維設(shè)計手段，中鐵二院在西部某高速鐵路項目中首次實現(xiàn)了線路、路基、橋梁等主要設(shè)計專業(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，“西部某高速鐵路項目是我們應(yīng)用BIM設(shè)計的最為復(fù)雜的項目。”他坦承，中鐵二院應(yīng)用BIM進(jìn)行項目設(shè)計經(jīng)歷了學(xué)習(xí)期、混沌期和成長期三個階段，目前項目團(tuán)隊對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)歷了一系列實踐后，中鐵二院的工程設(shè)計技術(shù)人員對BIM又有哪些新的認(rèn)識呢?

董鳳翔表示，BIM 是一個先進(jìn)的設(shè)計理念，世界各大軟件廠商都有針對該理念實施的不同工具，而目前市面上比較普遍或者比較能夠為大眾所熟悉和接受的是歐特克公司研發(fā)的針對整個BIM實施的一系列配套工具，這些工具組成了一個完整的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)品為輔助工具來實施。他強調(diào)，所有軟件要相輔相成，所有工具要相互配合與依托，才能共同實現(xiàn)BIM，而BIM的實現(xiàn)，一定是團(tuán)隊合作的結(jié)果，不是單打獨斗的產(chǎn)物。所以，就整個平臺的整合度而言，歐特克在這方面較其他廠商的產(chǎn)品有較大的優(yōu)勢和人氣。

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