武襄十鐵路新建工程孝感東—十堰北段線路長395.121km，共設大中橋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試驗段選取武當山西—王家莊隧道出口區間，正線長度8.3km，該區間地質結構最復雜，含橋梁10座，長約3.5km；隧道6座，長約2.3km；路基工點13段，長約2.3km；中間站1座，即武當山西站。

 

軟件與設計流程

 

全專業的BIM設計包括站前、站后共20個專業，涉及軟件較多，如AutoDesk的Revit、Civil3D、Inventor，達索的Catia等專業設計軟件和一些專業自己開發的軟件。

 

航察專業利用激光LIDAR系統獲取試驗段的正攝遙感影像圖，并在Infraworks中進行地物建模等；地質專業根據物探資料進行地質三維模型的建立；線路專業根據正攝遙感影像圖和地質資料在Skyline中進行三維選線；路基專業在Civil3D中進行路基工點設計；橋梁專業采用Catia軟件建立橋梁模型；隧道專業采用Inventor設計，并采用Simulation軟件進行動、靜力分析；軌道專業采用Inventor進行全線設計（含道岔）；站后專業機械、接觸網、環保等采用Inventor設計；其他專業均采用Revit設計，最終在Navisworks和Infraworks360中集成。

 

取得的成果

 

航察專業

 

航察專業利用機載LIDAR系統采集的數據生成高精度數字地表模型，結合點云數據和高分辨率遙感影像，生成正攝遙感影像圖，可直接為施工圖設計提供服務。

 

地質專業

 

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，基于平縱橫復雜關系建立三維地層的思路，通過二次開發手段，實現多個橫斷面批量填繪地層；隨后，利用中鐵四院開發的插件，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，完成三維地質模型的建立。

 

線路專業

 

基于三維正攝遙感影像圖，在Infraworks中進行線路方案設計，并導入Civil3D中進行平縱斷面設計，為其他專業設計提供基礎數據。

 

橋梁專業

 

采用Catia軟件完成實驗區內10座橋梁的設計。10座橋梁中含有40m+72m+40m連續彎梁特殊結構、6×32m道岔連續梁特殊結構、武當山西1號多線橋（含正線、到發線、站臺梁）大型復雜結構，合計約3.5km。

 

隧道專業

 

構建2萬余件完善的隧道標準庫；利用iLogic功能實現參數驅動隧道洞口、鋼筋等模型生成；根據隧道設計裝配原則，利用Inventor二次開發插件，實現隧道快速裝配。共完成試驗段6條隧道（約2.5km）的設計工作。

 

路基專業

 

采用Civil3D部件編輯器，利用可視化編程手段構建路基部件；然后以“搭積木”的方式，將多種參數化“標準”路基結構按不同路基斷面形式進行裝配；最終將裝配沿三維線路隨地形曲面自適應生成路基模型。共完成武當山—王家莊隧道出口的13個路基工點、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。

 

站房設計

 

建筑、結構、暖通專業通過在Revit中協同設計完成武當山站的站房、雨棚、天橋建筑和暖通模型，達到施工圖深度；機械專業利用Inventor軟件進行站房內電扶梯的模型制作。

 

站后四電

 

信息專業完成站房內自動售票機、閘門、進出站等模型的制作及布置；接觸網專業完成路基、橋梁、隧道、站場內接觸網的建模及布置；信號專業完成站場內信號樓及信號等的布置；電力專業完成站房內及隧道的照明；供變電專業完成供變電所的建模及布置等工作。

 

給排水專業

 

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，并進行碰撞檢查，有效減少室外給排水管道與站場內相關設施的碰撞問題。

 

環保專業

 

在路基和橋梁設計的基礎上進行聲屏障設計，并沿線進行布置。

 

模型整合

 

由于設計階段涉及軟件、專業較多，采用Navisworks和Infraworks360進行各專業模型的整合。整合過程中出現問題相對較多，如坐標不一致、模型較大無法導入、文件數據丟失、多個專業設計的內容有碰撞等。整合中針對上述問題分別提供了不同解決方法，如設計中統一坐標、采用輕量化模型、通過其他方式導出數據或二次開發、對專業間或專業內的碰撞采取不同修改方式，專業內的可直接根據碰撞點進行修改，專業間的則需要反饋到相關的2個或2個以上專業同時進行修改等。在模型整合基礎上進行了相關專題研究，如動畫漫游、施工模擬等。

 

結論

 

通過BIM全專業的實踐，得到以下結論：一是應用基于Revit、Inventor、Civil3D等二次開發的插件能夠大大提高BIM設計效率；二是參數化設計可提高BIM設計的復用性，也可提高設計效率；三是采用一個公共平臺進行BIM設計非常重要，方便各專業間進行交互；四是在項目開展前需要對項目開展的各項標準進行定義，否則會給后續整合工作帶來一定影響。