来源:BIM新看点
1. 项 目 概 况
中铁工程设计咨询集团有限公司(以下简称“中铁设计”)作为新建深惠城际铁路(前保至坪地)项目的勘察设计总体总包单位,以铁路BIM联盟标准 、深圳市地铁集团BIM标准为实施依据,以提高设计质量、施工应用效率为核心,依托内部BIM协同设计平台与构件库,在项目的可行性研究、初步设计、施工图阶段开展了全线BIM设计管理与应用工作。
项目起于深圳市前保站,止于深圳市坪地站,途经深圳市前海合作区、宝安区、南山区、龙华区、龙岗区,东莞市凤岗镇,正线长度59.380 km(深圳市53.326km,东莞市6.054km),设站11座,全线采用地下敷设方式。
项目车站全部位于城市核心区,由于沿线建(构)筑物密集,下穿大量建筑物、既有及在建地铁、运营铁路、市政及高速公路(路基、桥梁和隧道)、河渠,沿线控制点及风险源多,穿越电力、给排水、燃气管线等重大管线,市政管线复杂,导致线站位方案设计稳定难度大。
图1 项目概况
2.1实施思路
项目实施过程中,结合国铁集团制定的以BIM技术为核心的全生命周期信息化管理的顶层规划,本项目采用“一套标准体系、一套数据、一个平台”的实施技术路线,开展BIM设计与管理工作,推动深惠城际铁路工程的信息化、智能化建设。
图2 项目实施思路
2.2 BIM技术综合应用
1.协同设计平台应用
通过建立本项目的协同设计平台,将贯穿于项目设计过程中的信息以三维模型为载体进行集中、有效的管理,让各专业设计人员在集中统一的环境下工作,随时获取所需的项目信息。在充分利用各专业设计软件的基础上,实现各设计专业之间信息顺畅沟通、实时统一,使各专业设计工作的数据文件一致、上下专业间的设计工作衔接协同有序,节省工作时间,提高工作效率,确保设计工作合理、有序、高效地完成。
图3 协同设计流程图
2.全线无人机航拍
利用无人机航拍技术,将深惠城际铁路全线无人机航拍,将航拍结果与 GIS 相结合,综合分析沿线控制点、风险源等内容。
图4 无人机航拍
3.线站位比选
通过创建并整合本项目线站位模型,并集合周边环境模型,可视化分析设计方案线路所穿越的地层、地下水与不良地质情况,展现站点设计状况,探索合理的线路走向,以供决策。利用BIM与GIS相结合的方式可比选不同的线站位方案,提高设计方案的合理性和适用性。
图5 线站位比选
4.管线迁改模拟
项目沿线存在给水管道、截污管涵、电力管线、高压燃气管道等,对管线的调查、勘测以及迁改是项目前期顺利推进的关键。通过建立既有管线模型、道路现状模型与各阶段交通疏解模型,实现交通疏解和管线迁改方案的优化和模拟,辅助交通管理部门和周边相关单位进行沟通协调,合理选择疏解道路路径。
5.设计接口检查
创建工程BIM模型及其周边影响模型,开展三维设计接口检查工作,针对设计方案与既有工程、沿线地上和地下道路工程进行设计接口检查。通过新建工程BIM模型与周边工程模型的定位整合、可视化检查和仿真漫游,验证接口处工程设计的可行性与合理性,提高设计质量。
6.工程量计算
在BIM正向设计的背景下,搭建土建BIM模型,通过应用土建算量系统,设计人员利用BIM模型在统一的计算规则下自动导出相应的工程量,可节省大量时间,避免重复劳动,实现设计算量一体化,从而使得工程量计算更快速、精准,同时对于后续施工过程中的变更计量、验工计价以及进度款支付提供可靠的工程量数据,打通设计阶段到计量阶段的数据共享道路。
图 6 基于 BIM 的车站土建算量系统
7.换乘仿真
本工程枢纽车站数量较多,交通网络结构复杂,与多条铁路、城际、地铁线路交叉衔接,对于线路间的换乘要求较高。以深圳北站为BIM换乘仿真工作切入点,模拟乘客换乘走向,验证新建深惠城际车站与深圳北站及既有地铁4、5、6号线换乘方案的可行性和便利性,为车站布局的优化、换乘方案比选提供参考依据,提高车站运营安全可靠性和乘客服务水平。
8.客流模拟
本工程枢纽车站比例高,换乘客流较大,基于BIM客流模拟软件,结合收集的行人特性、客流参数、环境特征等参数,进行枢纽车站客流仿真模拟, 三维可视化 高峰时段、平峰时段下的客流状况,明确乘客走行路线,避免客流组织的交叉混乱。
图7 客流模拟
9.参数化设计
本项目区间工程采用中铁设计自主研发的CECBIM软件进行设计,该软件是在Bentley公司Openrail建模软件的基础上,进行了二次开发,以“参数化驱动”的理念,提升三维设计效率。车站采用Revit进行设计。以标准化车站的总体设计思路,根据车站的特点,对出入口楼梯、加腋梁等部位进行参数化设计。针对车站中的机电管线设计,探索BIM+AI技术,通过设定设计参数,自动布置三维管线。在生成管线中,根据规则和定义,实现自动避让与翻弯,大幅提升设计效率。在设计过程中,探索三维正向出图,开发快速标注工具完善图纸细节,按照图册目录开发快速出图,可快速生成分层平面图、 剖面图 等。
通过BIM技术应用在项目的设计质量、效率、综合管理等多方面得到提升,实现了项目的创优创效。
3.1设计质量效率
(1)区间建模辅助工具:通过应用轨道、隧道、接触网等专业快速建模工具,在模型精细度、建模速度等方面有了较大提升,初步统计可提高建模效率30%。
(2)车站快速建模辅助工具:通过应用车站轴网布置、构件定位、构件查询等专业快速建模工具,可提高车站建模速度10%。
(3)模型审核辅助工具:通过应用车站模型自动审核、问题清单导出工具,在车站模型审核效率上有较大提升,可提高审核效率20%。
(4)出图辅助工具:通过应用车站出图属性标注等工具,在车站模型出图标注效率上有较大提升,可提高出图标注效率40%。
(5)设计校核:通过将车站重点区域的设计审核、设计校核,发现设计问题建筑专业57处、结构专业11处,提高设计出图质量。
(6)数字化交付:按照交付标准进行成果归纳,形成设计成果交付目录树;所有成果在协同设计平台中归档,形成数字资产。
3.2综合管理效益
(1)线站位方案比选:全线无人机航拍,核查项目范围内红线、绿线、 河道蓝线 、高压黄线以及周边既有建、构筑物间的空间关系,辅助方案汇报、沟通。
(2)车站建筑方案比选:基于BIM模型的可视化、可模拟等特点,直观展示车站空间布局、文化景观艺术,开展建筑设计方案比选,辅助方案汇报、沟通。
(3)客流模拟与换乘仿真:模拟高峰时段、平峰时段下,客流特征及造成拥堵情况,基于BIM模型进行车站客流、换乘情况展示,直观仿真换乘方案,并形成相应方案比选报告,为车站布局的优化、换乘方案比选提供依据,提高车站运营安全可靠性和乘客服务水平。
(4)基于BIM模型的工程量计算:基于BIM模型精细化的特点,相对于传统模式大幅度提高了计算的速度和准确度,降低工程量计算偏差,可为概预算编制、招标工程量清单校核、计量支付、竣工结算等提供工程量数据支撑。
依托深惠城际BIM综合应用成果,中铁设计在参加的省级、行业、股份公司的BIM大赛中陆续取得优异成绩,包括2021年中国图学学会第十届“龙图杯”全国BIM大赛设计组“一等奖”、2022年第四届广东省BIM应用大赛设计组“一等奖”、2022年铁路BIM联盟第四届“联盟杯”铁路工程BIM应用大赛设计组“一等奖”、2022年第三届中国中铁“卓越杯”BIM大赛成果赛综合类“金奖”等奖项。