无畏挑战 新技术让高铁飞驰于高山峡谷间

文｜本刊记者 宁冉

通过利用三维设计手段，中铁二院在西部某高速铁路项目中首次实现了线路、路基、桥梁等主要设计专业之间数据的协同与共享，不仅提高了工程设计质量，而且为业主提供了更为直观的交付方式。

我国西南地区山脉河流众多，高山峡谷并存，古诗中的蜀道“难于上青天”，俗语中的贵州“地无三尺平”，均是大西南复杂地理特征的真实写照。而总部坐落在成都市的中国中铁二院工程集团有限责任公司（简称“中铁二院”），对于西南地区复杂的山川地貌更有着切身感受。在整整60年的发展岁月中，中铁二院的工程设计技术人员跋山涉水，从成（都）昆（明）线到南（宁）昆（明）线，从内（江）昆（明）线到宝（鸡）成（都）线，从遂（宁）渝（重庆）线到襄（阳）渝（重庆）线，从水（城）柏（果）线到渝（重庆）怀（化）线，崇山峻岭间那一条条大西南内通外联的铁路干线，都留下了中铁二院人勘查设计的足迹。而今，在西部某高速铁路的建设中，中铁二院的工程设计技术人员应用先进的三维设计BIM技术，将自己的智慧和灵感化为现实，又一次在企业的发展史上写下了光辉的一页。

路基效果图

桥隧占比高达81%，惟有选择三维设计

虽然在西南地区摸爬滚打多年，中铁二院的工程设计人员对西南复杂的地理地质情况并不陌生，但当他们面对西部某高速铁路工程设计项目时，依然感受到了前所未有的巨大压力和严峻挑战。

西部某高速铁路正线长度约515km，铁路项目设计时速250km/h。据了解，西部某高速铁路线路多处于高山河谷地带，地质情况比较差，岩层破碎，隧道群较多，跨越水系支沟较多，所需修建的高桥也较多，线路的351座桥梁中有14座属特大桥，193条隧道中有180条为特长隧道。根据此前环保部门批复的环评方案，全线桥隧占全长比例达到了惊人的81%。

面对线路跨越西南山区的崇山峻岭，地形和地质条件非常复杂，设计和施工难度很大等不利条件，中铁二院的工程设计人员早已司空见惯。然而，这次他们所面临的问题却远不止于此。

西部某高速铁路项目的整体线路较长，在平面选线和路基横断面设计上的影响因素很多，工作量很大，而项目设计周期却相对较短。中铁二院信息中心总工程师董凤翔介绍，“项目业主给我们的线路设计时间大约仅有6个月，与同等规模的项目相比，设计时间缩短了一半。因此该项目的一大挑战就是要在有限的项目设计周期内，完成多个方案的比选，并生成高质量的横断面设计图纸，而且业主期望以更为直观的方式获取设计最终效果。”

如何应对挑战，才能在有限的时间内向业主交出一份满意的答卷？中铁二院将目光投向了新的三维设计技术BIM。

事实上，在2010年，为了进一步推进中铁二院的三维设计工作，不断提高公司的科技创新水平，中铁二院成立了公司总经理挂帅的三维设计领导小组和各铁路设计专业骨干力量组成的总体组，先后依托国内外知名软件开展了多个铁路项目的试点工作，取得了较好效果。中铁二院三维设计总体组组长周建表示，作为一家传统的勘察设计企业，只有通过技术和管理创新才能给企业带来更大的价值。他认为，BIM作为引领三维设计的核心理念，相信其在铁路勘察设计中能够发挥巨大作用。“在企业内部推广BIM应用的最大问题是三维设计相对于传统的二维设计而言，不是一个简单的升级，而是一个跨越的变革，在这个过程中，必须要研究并建立一套全新的且符合三维设计思路的工作模式和设计流程，从而保证从二维绘图到三维设计的顺利过渡和实施。”周建说。

设计智能高效，BIM功不可没

西部某高速铁路项目所处地形复杂，涉及专业较多，项目流程运作复杂，除了涉及到大范围的地形数据外，长距离的线路平面定线、路基设计、桥涵与隧道方案设计等占据初步设计最主要的工作量。中铁二院桥梁专业工程师杨咏漪表示，该项目的挑战主要有三：一是时间压力较大，由于该项目分二维设计和三维设计同步走，人力资源相对紧张；二是项目涉及专业较多，可能采用的设计软件种类较多，同时需要加强专业协作；三是现有专业团队缺乏三维设计经验，前期需要投入一定的学习成本和时间成本。为此，中铁二院建立了专门的三维项目团队进行三维设计的前期培训，并邀请相关BIM技术专家提供技术支持，有效保证了项目进度。另外，公司相关软件开发人员还就一些特性需求，开展了软件的定制开发，满足了铁路勘察设计的特性需求。

在整个西部某高速铁路项目中，三维设计BIM技术在CK106-CK172标段的线路和路基设计中的表现给杨咏漪留下了深刻的印象。CK106-CK172标段是地势最为复杂的工点之一，包括了中高山、中低山侵蚀、剥蚀、溶蚀地貌。中铁二院所运用的AutoCAD Civil 3D软件可在三维地形模型的基础上，提供参数化的路线布局工具（支持直线、圆曲线和多种缓和曲线），支持以动态交互方式的设计平面线路、纵曲线高程以及横断面路基形式，最终形成三维的铁路路基模型，并保证所有的三维工程对象都是智能关联，一处修