“联盟杯”优秀作品第二期：铁二院 铁路工程隧道三维BIM正向设计系统V1.0

         

2.工点设计

工点设计是在通用设计轮廓基础上根据隧道工点的实际情况开展洞门结构设计、洞身纵断面设计等工作，实现各个工点的详细设计。

① 设计工具箱

       

② 洞身设计

洞身设计模块继承传统二维纵断面图设计思路，通过人机交互式操作实现基于围岩分段的纵断面快速分段、插入、移动、合并、修改，以及段落工法和支护的自动更新等纵断面基础设计功能；通过调用预先设置的下锚段参数，自动计算对应锚段，完成锚段半自动化设计；自动调取预先配置的线间距参数，结合衬砌断面参数化轮廓，快速实现衬砌断面加宽设计；根据地质专业提供的不良地质、涌水等基础信息，实现一键纵断面特殊信息设计。支持线间距、不良地质、数据线等表格的一键输出功能，实现不同比例尺、表格行的快速调整出图。

受限于地质专业提资，传统CAD环境下二维设计洞口里程断面基本由相邻具备勘察数据的断面推测得到，导致设计与施工现场存在误差。本软件在洞口设计方面采用全三维的设计理念，开发了截水天沟、挡墙、边仰坡等设计工具，较大地提升洞口设计的准确性和合理性，充分发挥数据共享的价值。

         

3.辅助坑道设计

         

4.特殊设计

除所有隧道工点设计都会涉及的洞口、洞身设计外，针对长大隧道、重难点隧道还包括施组、碴场、通风、防灾救援等特殊设计。

①   施工组织设计

结合交汇面快速求解、施组线自动绘制、平导施组绘制、辅助坑道快速增设、施组图一键绘制等功能，辅助设计人员快速、准确地完成施组设计。通过读取预先配置的施组速度、折减数据，自动结合工点围岩、衬砌分段等因素给出推荐的工点施组方案，用户通过编辑施组功能开展深入的施组设计。

②   弃渣场设计

通过绘制初始碴场平面线，设计碴场堆放范围（封闭线框），根据地形条件设计碴场挡墙形式、高度、厚度等，结合三维地形、碴场支档结构等生成三维模型，并快速计算碴场方量，供设计人员校核碴场设计的合理性，最终一键生成碴场剖面图和工程量。

         

5.设计输出

基于设计数据实现二维三维成果的输出，包括二维设计图纸生成、三维模型生成、工程信息附加等功能。

①   二维图纸生成

利用 图 框 设计工具通过选择图纸尺寸及图纸审查级别自动生成参数化的设计图框，并根据登录信息自动填写图框中相关内容； 通过图纸调整功能实现纵断面的标准化出图，可在洞身纵断面设计成果的基础上动态调整出图内容， 满足不同项目出图要求。

②          三维建模

开发洞身批量生成工具，在隧道洞身、洞口设计完成后快速建立正洞、附属硐室、辅助坑道等模型。通过读取隧道设计数据库纵断面设计成果，自动计算起止里程的长度，核对段落长度等信息，辅助设计人员快速建立洞身模型，并自动完成交叉构件之间的布尔运算（如附属硐室与正洞之间的剪切计算）。开发标准段建模工具，根据通用参考图设计信息一键生成标准衬砌段落的精细模型，包括超前支护、初期支护（钢架、喷射混凝土、钢筋网）、二次衬砌（模筑混凝土、钢筋）等，建模精度可达到LOD400。

       

③            通用信息附加        

大部分BIM模型在完成设计建模的同时会自动附加相应的设计信息，但铁路BIM联盟标准要求的部分非几何信息以及施工阶段信息需要手动添加，为了提高信息附加效率提供通用信息附加工具，可以自定义图层及信息类型并批量完成信息附加工作。        

       

  05

 应用成效

           

本软件深度结合了传统设计习惯及设计生产成果需求，在兼顾隧道BIM正向设计思路的前提下，实现隧道设计BIM建模、出图提质增效的综合目标。在建模效率方面，相比应用软件原生功能开展建模可综合提高工作效率超过30倍。在设计质量方面，通过川藏线、西昆线、成渝中线项目完成系统性试用并开展设计优化，总计核查问题157处，其中洞口问题75项、洞身问题58项、接口问题24项，为设计质量提升提供三维设计新思路、新方法。