Bentley三维协同解决方案助力世界级工程大瑞铁路

BIM助力设计世界级工程大瑞铁路

大瑞铁路起于大理，止于瑞丽，全长约330公里，是中国符合I级单线电气化干线铁路标准的客货共线铁路，设计时速140公里/小时，线路总投资257亿。大瑞铁路BIM试点项目包括怒江特大桥和高黎贡山隧道。其中，怒江四线特大桥为全线跨度最大、技术含量高的重点工程之一，建成后将是世界最大跨度的铁路拱桥。高黎贡山隧道位于怒江车站至龙陵车站区间，隧道全长约34公里，建成后将是亚洲第一长铁路隧道。该项目作为泛亚铁路的一部分，对改变少数民族地区人民的生产生活状态、带动地方经济发展和促进滇西片区的多民族共同繁荣具有极为重要的作用。

项目由中铁二院工程集团有限责任公司与云桂铁路云南公司承接，中铁二院工程集团有限责任公司隶属于世界双500强企业，是国内最大型工程综合勘察设计企业之一，此次负责大瑞铁路BIM项目的设计、三维建模以及Bentley专业软件二次开发和建设管理平台开发。云桂铁路云南公司是中国铁路总公司与云南省合资设立的铁路公司，此次担任大瑞铁路BIM项目的总体角色，负责协调设计单位、施工单位和监理单位的工作协调和分配。

面对项目模型体量巨大的世界级工程，项目面临巨大挑战，二维软件已很难表达多专业衔接和复杂空间结构关系。中铁二院与云桂铁路云南公司项目团队在试用其它平台未能解决项目中面临的诸多问题的前提下，最终选用Bentley软件，构建了复杂的地质、桥梁和隧道三维模型，实现测绘、地质、线路、桥梁和隧道三维模型间的信息互通，并将中国铁路BIM标准应用于Bentley软件，实现结构信息的有效把控。同时，项目团队对桥梁和隧道等结构进行分类，形成结构树，方便建模及后期的施工管理，有效地对隧道变更设计进行把控，实现设计BIM模型向建设管理平台的转化。

构建复杂的地质、桥梁、隧道三维结构模型

高黎贡山隧道位于中国的横断山脉，地形、地质、结构复杂，具有三高（高地温、高地应力、高地震烈度）、四活跃（活跃的新构造运动、活跃的地热水环境、活跃的外动力地质条件和活跃的岸坡浅表改造过程）集于一体的地质特征；怒江特大桥拱轴线为悬链线方程，拱圈杆件长度和倾角随位置不同而变化，拱圈钢桁节点的构造非常复杂。项目首先面临的就是如何对体量巨大且结构复杂的地质、桥梁、隧道进行三维建模。

项目团队采用Bentley相关软件并进行了持续的二次开发，基于Bentley PowerCivil开发了铁路隧道三维设计程序，编写了衬砌扩展IFC定义工具集、创建区间隧道工具集、编辑区间隧道工具集、创建竖井工具集、编辑竖井工具集和模型转换工具集，方便了构建铁路隧道三维模型各项工作流程的开展，并实现了隧道设计变更的有效把控；基于Bentley ProStructures开发了钢桁拱桥三维节点设计程序，编写了K型、拱柱和主桁间等智能参数化节点，成功的实现了铁路钢桁结构智能参数化节点；基于MicroStation二次开发了地质三维设计程序，程序在数据管理端或图形端将地质勘探得到的钻孔等数据录入数据库，实现自动创建三维地质模型，并可以根据实际情况进行动态调整。

利用Bentley软件及对其持续的二次开发，在铁路领域进行复杂的线路、地质、隧道、桥涵、路基等的三维设计研究，对交通行业的BIM技术推广起到一定的引领和示范作用。

图示：钢结构节点模型

图示：地质模型

构建基于BIM 技术的建设管理平台

项目团队在设计阶段采用ProjectWise作为协同平台，对参与的各专业和用户进行权限和流程设置，由于采用统一的数据格式，方便快捷的进行了多专业间的三维协同设计，实现了测绘、地质、线路、桥梁和隧道三维模型间的信息互通。

首先是利用二次开发技术开发格式转换工具，采用模型和属性分离的方式，将设计EBS模型转换为施工BIM模型，再转换为建设管理BIM模型，方便了各方获取并利用信息。

再是编写了Bentley PowerCivil与GIS平台的模型转换接口，实现了设计BIM模型向建设管理平台的流转。BIM+GIS解决工程建设项目单体工程与项目整体的信息管理 BIM模型提供结构详细的几何和属性信息，三维GIS进行构筑物地理位置定位、空间分析和大场景展示。

最后结合“互联网+”理念，构建以BIM模型为中心、以互联网为纽带，建立统一的集成信息协同平台，减少沟通时间和环节，实现高效的信息传递与数据共享，将其应用于铁路工程设计、施工、运行和维护全生命周期，有效控制工程质量、进度、投资、安全、风险等项目要素，为参建各方提供协同工作平台，为进一步提高建设管理水平发挥重要作用，带来了明显的社会效益和经济效益。

图示：三维施工场地布置

推动中国铁路IFC标准进步

项目团队对Bentley平台的EC框架进行二次开发，定制了中国铁路专业构件，并且将中国铁路IFC/IFD/EBS编码等标准应用在BIM模型中。这主要得益于项目团队基于MicroStation v8i 开发了Railway IFC Manager插件，可以实现对任意MicroStation对象的中国铁路IFC定义，通过对ECObjects接口开发将中国铁路BIM标准应用于专业设计软件，有效的进行了信息分类和有效控制。这对中国和全球起到一定的行业引领和示范作用，通过设计与施工阶段的验证、更新、完善，推动中国的铁路IFC标准成为BuildingSMART(IAI)组织编写的国际标准中的一部分，推动国际标准的进步。

交付经济与社会双价值

项目团队采用二次开发的隧道三维设计软件、钢结构三维设计程序和地质三维设计程序提高了设计效率。通过ProjectWise制定了新工作流程，增强了多专业间的协作，帮助项目组提前完成了设计项目，使整体进度更加高效流畅。

该项目在社会价值发面也是发挥着巨大的作用。由于该工程处于中国高黎贡山国家级自然保护区，拥有着独特的地理地貌和丰富的动植物资源，被世界野生生物基金会（WWF）列为具有国际重要意义的A级自然保护区。项目组通过精确的BIM模型进行施工场地布置优化、径流分析减少水土流失、弃渣场地选择、弃渣防护优化、绿化方案优化和隧道施工方法优化等多种措施相结合，减少对自然环境的影响，有效保护珍贵原生生态。