【BIM案例】武襄十铁路全专业BIM应用

概  述

       武襄十铁路新建工程孝感东—十堰北段线路长395.121km，共设大中桥159座，桥梁长度占线路全长的51.7%；隧道22座，占线路全长的14.3%；路基134.453km，占线路全长的34.0%。武襄十铁路BIM试验段选取武当山西—王家庄隧道出口区间，正线长度8.3km，该区间地质结构最复杂，含桥梁10座，长约3.5km；隧道6座，长约2.3km；路基工点13段，长约2.3km；中间站1座，即武当山西站。

软件与设计流程

       全专业的BIM设计包括站前、站后共20个专业，涉及软件较多，如AutoDesk的Revit、Civil3D、Inventor，达索的Catia等专业设计软件和一些专业自己开发的软件。

全专业的BIM设计流程

       航察专业利用激光LIDAR系统获取试验段的正摄遥感影像图，并在Infraworks中进行地物建模等；地质专业根据物探资料进行地质三维模型的建立；线路专业根据正摄遥感影像图和地质资料在Skyline中进行三维选线；路基专业在Civil3D中进行路基工点设计；桥梁专业采用Catia软件建立桥梁模型；隧道专业采用Inventor设计，并采用Simulation软件进行动、静力分析；轨道专业采用Inventor进行全线设计（含道岔）；站后专业机械、接触网、环保等采用Inventor设计；其他专业均采用Revit设计，最终在Navisworks和Infraworks360中集成。

取得的成果

航察专业

       航察专业利用机载LIDAR系统采集的数据生成高精度数字地表模型，结合点云数据和高分辨率遥感影像，生成正摄遥感影像图，可直接为施工图设计提供服务。

武襄十试验段正摄遥感影像图

地质专业

       首先，基于地形曲面及三维线路模型，通过Civil3D软件，沿线路高密度采样生成包含地形信息的多个横断面；

       然后，基于平纵横复杂关系建立三维地层的思路，通过二次开发手段，实现多个横断面批量填绘地层；

       随后，利用中铁四院开发的插件，将附带地层信息的全线所有横断面一次性耦合形成三维地层曲面；

       最后，通过Civil3D用不同曲面建立实体功能，完成三维地质模型的建立。

三维地质实体模型

线路专业

       基于三维正摄遥感影像图，在Infraworks中进行线路方案设计，并导入Civil3D中进行平纵断面设计，为其他专业设计提供基础数据。

线路三维选线

桥梁专业

        采用Catia软件完成实验区内10座桥梁的设计。10座桥梁中含有40m+72m+40m连续弯梁特殊结构、6×32m道岔连续梁特殊结构、武当山西1号多线桥（含正线、到发线、站台梁）大型复杂结构，合计约3.5km。

桥梁设计模型

隧道专业

       构建2万余件完善的隧道标准库；利用iLogic功能实现参数驱动隧道洞口、钢筋等模型生成；根据隧道设计装配原则，利用Inventor二次开发插件，实现隧道快速装配。共完成试验段6条隧道（约2.5km）的设计工作。

隧道设计模型

路基专业

       采用Civil3D部件编辑器，利用可视化编程手段构建路基部件；然后以“搭积木”的方式，将多种参数化“标准”路基结构按不同路基断面形式进行装配；最终将装配沿三维线路随地形曲面自适应生成路基模型。共完成武当山—王家庄隧道出口的13个路基工点、2.3km路基模型的建立，其中路堑7个、路堤5个、车站路基1个。

路基设计模型

站房设计

       建筑、结构、暖通专业通过在Revit中协同设计完成武当山站的站房、雨棚、天桥建筑和暖通模型，达到施工图深度；机械专业利用Inventor软件进行站房内电扶梯的模型制作。

站房设计模型

站后四电

       信息专业完成站房内自动售票机、闸门、进出站等模型的制作及布置；接触网专业完成路基、桥梁、隧道、站场内接触网的建模及布置；信号专业完成站场内信号楼及信号等的布置；电力专业完成站房内及隧道的照明；供变电专业完成供变电所的建模及布置等。

四电专业设计模型

给排水专业

       通过Revit软件完成污水处理站、消防加压站、给水加压站等的建模及布置工作，并进行碰撞检查，有效减少室外给排水管道与站场内相关设施的碰撞问题。

给排水专业设计模型

环保专业

       在路基和桥梁设计的基础上进行声屏障设计，并沿线进行布置。

环保声屏障模型

模型整合

       由于设计阶段涉及软件、专业较多，采用Navisworks和Infraworks360进行各专业模型的整合。整合过程中出现问题相对较多，如坐标不一致、模型较大无法导入、文件数据丢失、多个专业设计的内容有碰撞等。整合中针对上述问题分别提供了不同解决方法，如设计中统一坐标、采用轻量化模型、通过其他方式导出数据或二次开发、对专业间或专业内的碰撞采取不同修改方式，专业内的可直接根据碰撞点进行修改，专业间的则需要反馈到相关的2个或2个以上专业同时进行修改等。在模型整合基础上进行了相关专题研究，如动画漫游、施工模拟等。

整合的武当山西站剖切图

在Navisworks和Infraworks中的整合模型