中铁工程设计咨询集团-京张高铁BIM技术应用汇报

京张高速铁路BIM设计

中铁工程设计咨询集团有限公司

百年京张承载着中国铁路建设的历史和灵魂，这条首次完全由中国人自己勘察设计的铁路，见证了一个世纪的民族腾飞，穿越百年，新建京张高速铁路的设计中重担落在了中铁工程设计咨询集团有限公司的肩头，为打造智能京张精品工程。中铁设计面对时代的重托、开拓创新，在铁路行业内，首次开展全线全专业全生命周期的BIM设计与应用。

一、京张高速铁路BIM设计成果

京张高速铁路是国家规划实施的重点建设项目，也是京津冀城际铁路网的重要组成部分，它的建设对于构建我国西北地区快速进京客运通道，保障的2022年冬奥会的顺利举办具有重要意义，京张高铁东起北京北站，西起张家口南站，全长174公里，包含71段路基、64座桥梁、10座隧道，划分为56个BIM设计段落。清河站主要承担京张铁路列车始发终到作业，总建筑面积为13.8万平方米，为京张线路上最大站房及存在参与专业多、协调难度大、结构复杂、内外部综合管线系统繁多等难题，通过BIM技术实现了真正意义上的全专业、多维度设计，主站房依托建筑造型160米的大跨度屋盖，采用了钢管混凝土A型柱、Y型柱及直柱三种柱型作为竖向主要受力构件，承托顶部大跨度钢结构屋盖，屋盖最大跨度80米，最大悬挑长度18米，使整个候车大厅空间更加通透。通过BIM技术，在管线综合碰撞检测、结构合理性推敲、多专业协同等方面均为设计工作解决了许多问题。通过BIM模型可进行室内可视化漫游，对模型内部进行展示，对整体内部空间合理性进行提前预判，提前解决施工过程中可能出现的差、错、漏、碰等问题。

新八达岭隧道全长12010米，是全线最长的隧道，八达岭长城站位于隧道内，车站长

470米，最大埋深102米，旅客提升高度62米，是目前国内埋深最大的暗挖地下车站，车展层次多、洞次数量大、洞型复杂、交叉节点密集，是目前国内最复杂的暗挖洞群车站，隧道支护体系包含了系统锚杆、喷射混凝土、二次衬砌等，利用BIM建模为隧道精细化建设打下基础，位于车站两端渡线段单洞开挖跨度达32.7米，是目前国内单孔跨度最大的暗挖铁路隧道，隧道设计提出了刚柔并济、多重防护的承载体系的理论，实现了设计使用寿命超过百年的宏伟目标。车内首次采用环形救援廊道设计，具备了紧急情况下快速、无死角救援的条件，利用BIM技术检验隧道发生火灾时，救援廊道可操作性及其完备性。为实现全线全专业的BIM协同设计，京张全线按照六个层级进行全专业工作分解，基于BIM设计协同管理平台采用分级组装的方法进行段落组装，形成了多专业模型组装、专业模型间的无缝衔接，全线模型组装的方法及标准化流程，以三维正向设计为目标，解决二维设计过程中无法表达以及表达不清的重点问题，为后期施工和运维奠定了坚实的基础。

二、BIM设计的协同与组织

为服务智能京张中铁设计组织骨干力量，开展设计协同管理平台的建设，取得了突破性的成果。协同设计平台实现了工作内容的集中存储、工作环境的集中管理、工作流程的集中控制，为全体设计人员在同一个环境下，实现数据共享、衔接有序、成果互通的目标。中铁设计积极开展BIM辅助设计平台的研发，有五个方面实现从二维的离散型文件级协同到三维的集中型构件级协同的拓展。1.模型属性数据结构创建、属性赋值，2.模型三维姿态计算及批量敷设，3.构件树管理，基于集团公司设计体系特点建立构件库，4.参数化驱动建模，利用设计参数实现模型快速建立及变更，5.成果模型精细化管理，动态生成的模型结构树，初步实现构件级协同设计，在此基础上为解决三维设计难度大和效率低的问题，衍生出高速铁路桥梁设计和模型审核、隧道参数化设计、地质快速建模等一系列针对测绘、路基、四电各专业的应用工具，大幅缩短原有设计周期，深化了BIM协同设计。

三、BIM设计的深化与标准

三维正向设计的探索：中铁设计逐步开展铁路BIM三维正向设计的探索，在BIM软件中固化设计规范中的内容，开展三维线形设计，探索利用构件树管理全专业构件，通过参数驱动模型构建整个系统的逻辑性和关联性，设计参数与BIM模型快速联动，极大提高模型建立和变更的效率，初步形成正向设计技术流程。

综合管线的优化设计：应用BIM设计可以很好的解决综合管线碰撞检查合理设计的问题，通过BIM模型的直观展示，利于专业间沟通协同工作，应用碰撞检测技术和快速定位问题完善方案。

三维模型精准算量：借助BIM设计可统计出比传统二维设计更加精准的工程量。

标准验证：铁路行业相关标准正在逐步制定和推广中，中铁设计以京张高铁项目为契机，积极对铁路行业现行BIM标准进行验证与完善，并以此为基础制定了工作细则及企业标准，进一步在铁路工程中实现BIM应用的标准化。

京张铁路的变迁折射出中国铁路的百年发展，今天，中铁设计依托京张高铁全力推进BIM技术研发、认证、应用和推广工作，探索出适用于铁路行业的全生命周期的BIM设计解决方案，更培养了一批热爱BIM事业的技术骨干，对于推动新时代设计技术变革，已为我国铁路行业乃至城市轨道交通行业都树立起BIM新标杆。