我國西南地區山脈河流眾多, 高山峽谷並存, 古詩中的蜀道“難於上青天”, 俗語中的貴州“地無三尺平”, 均是大西南複雜地理特徵的真實寫照。 而總部坐落在成都市的中國中鐵二院工程集團有限責任公司(簡稱“中鐵二院”), 對於西南地區複雜的山川地貌更有著切身感受。 在整整60年的發展歲月中, 中鐵二院的工程設計技術人員跋山涉水, 從成(都)昆(明)線到南(寧)昆(明)線, 從內(江)昆(明)線到寶(雞)成(都)線, 從遂(寧)渝(重慶)線到襄(陽)渝(重慶)線, 從水(城)柏(果)線到渝(重慶)懷(化)線, 崇山峻嶺間那一條條大西南內通外聯的鐵路幹線,
圖:路基效果圖
橋隧占比高達81%, 惟有選擇三維設計
雖然在西南地區摸爬滾打多年, 中鐵二院的工程設計人員對西南複雜的地理地質情況並不陌生, 但當他們面對西部某高速鐵路工程設計項目時, 依然感受到了前所未有的巨大壓力和嚴峻挑戰。
西部某高速鐵路正線長度約515km, 鐵路項目設計時速250km/h。 據瞭解, 西部某高速鐵路線路多處於高山河谷地帶, 地質情況比較差, 岩層破碎, 隧道群較多,
對於線路跨越西南山區的崇山峻嶺, 地形和地質條件非常複雜, 設計和施工難度很大等不利條件, 中鐵二院的工程設計人員早已司空見慣。 然而, 這次他們所面臨的問題卻遠不止於此。
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計上的影響因素很多, 工作量很大, 而項目設計週期卻相對較短。 董鳳翔介紹, “項目業主給我們的線路設計階段大約僅有6個月, 與同等規模的專案相比, 設計階段縮短了一半。 因此該專案的一大挑戰就是要在有限的專案設計週期內,
如何應對挑戰, 才能在有限的時間內向業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計技術BIM。
事實上, 在2010年為了進一步推進中鐵二院的三維設計工作, 不斷提高公司的科技創新水準, 中鐵二院成立了公司總經理掛帥的三維設計領導小組和各鐵路設計專業骨幹力量組成的總體組, 先後依託國內外知名軟體開展了多個鐵路專案的試點工作, 取得了較好效果。 中鐵二院三維設計總體組組長周建表示, 作為一家傳統的勘察設計企業, 只有通過技術和管理創新才能給企業帶來更大的價值。
設計智慧高效, BIM功不可沒
西部某高速鐵路專案所處地形複雜, 涉及專業較多, 專案流程運作複雜, 除了涉及到大範圍的地形資料外, 長距離的線路平面定線、路基設計、橋涵與隧道方案設計等佔據初步設計最主要的工作量。
在整個西部某高速鐵路項目中, 三維設計BIM技術在CK106-CK172標段的線路和路基設計中的表現給楊詠漪留下了深刻的印象。 CK106-CK172標段是地勢最為複雜的工點之一,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軟體可在三維地形模型的基礎上,提供參數化的路線佈局工具(支援直線、圓曲線和多種緩和曲線),支援以動態對話模式的設計平面線路、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,並保證所有的三維工程物件都是智慧關聯,一處修改,處處更新。一旦三維模型完成後,系統可以自動批量創建圖紙集,並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流覽並進行修改,還能將設計成果發佈到Google Earth中直接進行流覽,實現真正的所見即所得。解決了線路專業與路基專業的資料同步問題,極大地提高了設計效率。
事實上,在整個專案設計中,AutoCAD Civil 3D的智慧高效功不可沒。它使得設計人員可以專注于設計本身。在160公里的鐵路路基設計上,設計人員花了大約10天時間來研究橫斷面的坡度、擋土牆和排水溝等細部問題,而只用了一小部分時間修訂圖紙。
此外,在車站設計上,設計人員採用了基於BIM理念的Autodesk Revit系列軟體,使用Autodesk Revit的工作集和連結管理,將多專業的Autodesk Revit模型進行整合和衝突檢測,避免了因為一個小小的專業間的碰撞所可能導致的施工成本的大幅追加。不僅如此,通過Autodesk Revit系列軟體,可以讓業主能夠更加直觀生動地瞭解設計成果的最終形態,在彙報交流過程中,極大地減少了溝通障礙,得到業主的高度認可。
據瞭解,目前西部某高速鐵路專案還處於方案調整期。中鐵二院後期將根據業主要求對局部工點做深化設計,包括線路的走向、特殊橋樑方案調整、站房細部設計,等等。
BIM帶來行業革命
通過利用三維設計手段,中鐵二院在西部某高速鐵路項目中首次實現了線路、路基、橋樑等主要設計專業之間資料的協同與共用,不僅提高了工程設計品質,而且為業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用BIM設計的最為複雜的項目。”他坦承,中鐵二院應用BIM進行項目設計經歷了學習期、混沌期和成長期三個階段,目前專案團隊對BIM的技術應用還處於試用階段。而在公司內部如何加快推廣BIM的應用,相關工作目前還處於摸索和研究階段。
那麼,在經歷了一系列實踐後,中鐵二院的工程設計技術人員對BIM又有哪些新的認識呢?
董鳳翔表示,BIM 是一個先進的設計理念,世界各大軟體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系列產品為輔助工具來實施。他強調,所有軟體要相輔相成,所有工具要相互配合與依託,才能共同實現BIM,而BIM的實現,一定是團隊合作的結果,不是單打獨鬥的產物。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品有較大的優勢和人氣。
CK106-CK172標段是地勢最為複雜的工點之一,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軟體可在三維地形模型的基礎上,提供參數化的路線佈局工具(支援直線、圓曲線和多種緩和曲線),支援以動態對話模式的設計平面線路、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,並保證所有的三維工程物件都是智慧關聯,一處修改,處處更新。一旦三維模型完成後,系統可以自動批量創建圖紙集,並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流覽並進行修改,還能將設計成果發佈到Google Earth中直接進行流覽,實現真正的所見即所得。解決了線路專業與路基專業的資料同步問題,極大地提高了設計效率。事實上,在整個專案設計中,AutoCAD Civil 3D的智慧高效功不可沒。它使得設計人員可以專注于設計本身。在160公里的鐵路路基設計上,設計人員花了大約10天時間來研究橫斷面的坡度、擋土牆和排水溝等細部問題,而只用了一小部分時間修訂圖紙。
此外,在車站設計上,設計人員採用了基於BIM理念的Autodesk Revit系列軟體,使用Autodesk Revit的工作集和連結管理,將多專業的Autodesk Revit模型進行整合和衝突檢測,避免了因為一個小小的專業間的碰撞所可能導致的施工成本的大幅追加。不僅如此,通過Autodesk Revit系列軟體,可以讓業主能夠更加直觀生動地瞭解設計成果的最終形態,在彙報交流過程中,極大地減少了溝通障礙,得到業主的高度認可。
據瞭解,目前西部某高速鐵路專案還處於方案調整期。中鐵二院後期將根據業主要求對局部工點做深化設計,包括線路的走向、特殊橋樑方案調整、站房細部設計,等等。
BIM帶來行業革命
通過利用三維設計手段,中鐵二院在西部某高速鐵路項目中首次實現了線路、路基、橋樑等主要設計專業之間資料的協同與共用,不僅提高了工程設計品質,而且為業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用BIM設計的最為複雜的項目。”他坦承,中鐵二院應用BIM進行項目設計經歷了學習期、混沌期和成長期三個階段,目前專案團隊對BIM的技術應用還處於試用階段。而在公司內部如何加快推廣BIM的應用,相關工作目前還處於摸索和研究階段。
那麼,在經歷了一系列實踐後,中鐵二院的工程設計技術人員對BIM又有哪些新的認識呢?
董鳳翔表示,BIM 是一個先進的設計理念,世界各大軟體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系列產品為輔助工具來實施。他強調,所有軟體要相輔相成,所有工具要相互配合與依託,才能共同實現BIM,而BIM的實現,一定是團隊合作的結果,不是單打獨鬥的產物。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品有較大的優勢和人氣。