無畏挑戰 新技術讓高鐵飛馳于高山峽谷間

文｜本刊記者 寧冉

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、橋梁等主要設計專業之間數據的協同與共享，不僅提高了工程設計質量，而且為業主提供了更為直觀的交付方式。

我國西南地區山脈河流眾多，高山峽谷并存，古詩中的蜀道“難于上青天”，俗語中的貴州“地無三尺平”，均是大西南復雜地理特征的真實寫照。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”），對于西南地區復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干線，都留下了中鐵二院人勘查設計的足跡。而今，在西部某高速鐵路的建設中，中鐵二院的工程設計技術人員應用先進的三維設計BIM技術，將自己的智慧和靈感化為現實，又一次在企業的發展史上寫下了光輝的一頁。

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復雜的地理地質情況并不陌生，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。據了解，西部某高速鐵路線路多處于高山河谷地帶，地質情況比較差，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。根據此前環保部門批復的環評方案，全線橋隧占全長比例達到了驚人的81%。

面對線路跨越西南山區的崇山峻嶺，地形和地質條件非常復雜，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計上的影響因素很多，工作量很大，而項目設計周期卻相對較短。中鐵二院信息中心總工程師董鳳翔介紹，“項目業主給我們的線路設計時間大約僅有6個月，與同等規模的項目相比，設計時間縮短了一半。因此該項目的一大挑戰就是要在有限的項目設計周期內，完成多個方案的比選，并生成高質量的橫斷面設計圖紙，而且業主期望以更為直觀的方式獲取設計最終效果。”

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平，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干力量組成的總體組，先后依托國內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。他認為，BIM作為引領三維設計的核心理念，相信其在鐵路勘察設計中能夠發揮巨大作用。“在企業內部推廣BIM應用的最大問題是三維設計相對于傳統的二維設計而言，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計思路的工作模式和設計流程，從而保證從二維繪圖到三維設計的順利過渡和實施。”周建說。

設計智能高效，BIM功不可沒

西部某高速鐵路項目所處地形復雜，涉及專業較多，項目流程運作復雜，除了涉及到大范圍的地形數據外，長距離的線路平面定線、路基設計、橋涵與隧道方案設計等占據初步設計最主要的工作量。中鐵二院橋梁專業工程師楊詠漪表示，該項目的挑戰主要有三：一是時間壓力較大，由于該項目分二維設計和三維設計同步走，人力資源相對緊張；二是項目涉及專業較多，可能采用的設計軟件種類較多，同時需要加強專業協作；三是現有專業團隊缺乏三維設計經驗，前期需要投入一定的學習成本和時間成本。為此，中鐵二院建立了專門的三維項目團隊進行三維設計的前期培訓，并邀請相關BIM技術專家提供技術支持，有效保證了項目進度。另外，公司相關軟件開發人員還就一些特性需求，開展了軟件的定制開發，滿足了鐵路勘察設計的特性需求。

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標段是地勢最為復雜的工點之一，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上，提供參數化的路線布局工具（支持直線、圓曲線和多種緩和曲線），支持以動態交互方式的設計平面線路、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，并保證所有的三維工程對象都是智能關聯，一處修