武襄十鐵路新建工程孝感東—十堰北段線路長395.121km，共設(shè)大中橋159座，橋梁長度占線路全長的51.7%；隧道22座，占線路全長的14.3%；路基134.453km，占線路全長的34.0%。

 

概述

 

武襄十鐵路BIM試驗段選取武當(dāng)山西—王家莊隧道出口區(qū)間，正線長度8.3km，該區(qū)間地質(zhì)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，含橋梁10座，長約3.5km；隧道6座，長約2.3km；路基工點(diǎn)13段，長約2.3km；中間站1座，即武當(dāng)山西站。

 

軟件與設(shè)計流程

 

全專業(yè)的BIM設(shè)計包括站前、站后共20個專業(yè)，涉及軟件較多，如AutoDesk的Revit、Civil3D、Inventor，達(dá)索的Catia等專業(yè)設(shè)計軟件和一些專業(yè)自己開發(fā)的軟件。

 

航察專業(yè)利用激光LIDAR系統(tǒng)獲取試驗段的正攝遙感影像圖，并在Infraworks中進(jìn)行地物建模等；地質(zhì)專業(yè)根據(jù)物探資料進(jìn)行地質(zhì)三維模型的建立；線路專業(yè)根據(jù)正攝遙感影像圖和地質(zhì)資料在Skyline中進(jìn)行三維選線；路基專業(yè)在Civil3D中進(jìn)行路基工點(diǎn)設(shè)計；橋梁專業(yè)采用Catia軟件建立橋梁模型；隧道專業(yè)采用Inventor設(shè)計，并采用Simulation軟件進(jìn)行動、靜力分析；軌道專業(yè)采用Inventor進(jìn)行全線設(shè)計（含道岔）；站后專業(yè)機(jī)械、接觸網(wǎng)、環(huán)保等采用Inventor設(shè)計；其他專業(yè)均采用Revit設(shè)計，最終在Navisworks和Infraworks360中集成。

 

取得的成果

 

航察專業(yè)

 

航察專業(yè)利用機(jī)載LIDAR系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)生成高精度數(shù)字地表模型，結(jié)合點(diǎn)云數(shù)據(jù)和高分辨率遙感影像，生成正攝遙感影像圖，可直接為施工圖設(shè)計提供服務(wù)。

 

地質(zhì)專業(yè)

 

首先，基于地形曲面及三維線路模型，通過Civil3D軟件，沿線路高密度采樣生成包含地形信息的多個橫斷面；然后，基于平縱橫復(fù)雜關(guān)系建立三維地層的思路，通過二次開發(fā)手段，實現(xiàn)多個橫斷面批量填繪地層；隨后，利用中鐵四院開發(fā)的插件，將附帶地層信息的全線所有橫斷面一次性耦合形成三維地層曲面；最后，通過Civil3D用不同曲面建立實體功能，完成三維地質(zhì)模型的建立。

 

線路專業(yè)

 

基于三維正攝遙感影像圖，在Infraworks中進(jìn)行線路方案設(shè)計，并導(dǎo)入Civil3D中進(jìn)行平縱斷面設(shè)計，為其他專業(yè)設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

 

橋梁專業(yè)

 

采用Catia軟件完成實驗區(qū)內(nèi)10座橋梁的設(shè)計。10座橋梁中含有40m+72m+40m連續(xù)彎梁特殊結(jié)構(gòu)、6×32m道岔連續(xù)梁特殊結(jié)構(gòu)、武當(dāng)山西1號多線橋（含正線、到發(fā)線、站臺梁）大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，合計約3.5km。

 

隧道專業(yè)

 

構(gòu)建2萬余件完善的隧道標(biāo)準(zhǔn)庫；利用iLogic功能實現(xiàn)參數(shù)驅(qū)動隧道洞口、鋼筋等模型生成；根據(jù)隧道設(shè)計裝配原則，利用Inventor二次開發(fā)插件，實現(xiàn)隧道快速裝配。共完成試驗段6條隧道（約2.5km）的設(shè)計工作。

 

路基專業(yè)

 

采用Civil3D部件編輯器，利用可視化編程手段構(gòu)建路基部件；然后以“搭積木”的方式，將多種參數(shù)化“標(biāo)準(zhǔn)”路基結(jié)構(gòu)按不同路基斷面形式進(jìn)行裝配；最終將裝配沿三維線路隨地形曲面自適應(yīng)生成路基模型。共完成武當(dāng)山—王家莊隧道出口的13個路基工點(diǎn)、2.3km路基模型的建立，其中路塹7個、路堤5個、車站路基1個。

 

站房設(shè)計

 

建筑、結(jié)構(gòu)、暖通專業(yè)通過在Revit中協(xié)同設(shè)計完成武當(dāng)山站的站房、雨棚、天橋建筑和暖通模型，達(dá)到施工圖深度；機(jī)械專業(yè)利用Inventor軟件進(jìn)行站房內(nèi)電扶梯的模型制作。

 

站后四電

 

信息專業(yè)完成站房內(nèi)自動售票機(jī)、閘門、進(jìn)出站等模型的制作及布置；接觸網(wǎng)專業(yè)完成路基、橋梁、隧道、站場內(nèi)接觸網(wǎng)的建模及布置；信號專業(yè)完成站場內(nèi)信號樓及信號等的布置；電力專業(yè)完成站房內(nèi)及隧道的照明；供變電專業(yè)完成供變電所的建模及布置等工作。

 

給排水專業(yè)

 

通過Revit軟件完成污水處理站、消防加壓站、給水加壓站等的建模及布置工作，并進(jìn)行碰撞檢查，有效減少室外給排水管道與站場內(nèi)相關(guān)設(shè)施的碰撞問題。

 

環(huán)保專業(yè)

 

在路基和橋梁設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行聲屏障設(shè)計，并沿線進(jìn)行布置。

 

模型整合

 

由于設(shè)計階段涉及軟件、專業(yè)較多，采用Navisworks和Infraworks360進(jìn)行各專業(yè)模型的整合。整合過程中出現(xiàn)問題相對較多，如坐標(biāo)不一致、模型較大無法導(dǎo)入、文件數(shù)據(jù)丟失、多個專業(yè)設(shè)計的內(nèi)容有碰撞等。整合中針對上述問題分別提供了不同解決方法，如設(shè)計中統(tǒng)一坐標(biāo)、采用輕量化模型、通過其他方式導(dǎo)出數(shù)據(jù)或二次開發(fā)、對專業(yè)間或?qū)I(yè)內(nèi)的碰撞采取不同修改方式，專業(yè)內(nèi)的可直接根據(jù)碰撞點(diǎn)進(jìn)行修改，專業(yè)間的則需要反饋到相關(guān)的2個或2個以上專業(yè)同時進(jìn)行修改等。在模型整合基礎(chǔ)上進(jìn)行了相關(guān)專題研究，如動畫漫游、施工模擬等。

 

結(jié)論

 

通過BIM全專業(yè)的實踐，得到以下結(jié)論：一是應(yīng)用基于Revit、Inventor、Civil3D等二次開發(fā)的插件能夠大大提高BIM設(shè)計效率；二是參數(shù)化設(shè)計可提高BIM設(shè)計的復(fù)用性，也可提高設(shè)計效率；三是采用一個公共平臺進(jìn)行BIM設(shè)計非常重要，方便各專業(yè)間進(jìn)行交互；四是在項目開展前需要對項目開展的各項標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定義，否則會給后續(xù)整合工作帶來一定影響。