基于BI M技術的鐵路路基設計應用分析

劉涵

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京102600）

1 引言

國際鐵路聯盟成立之后，著力于研發各種針對鐵路發展設計方面的標準。為滿足這個標準，在借助歐特克平臺的基礎上針對路基BIM 技術進行二次開發研究，以數據為核心結合多維立體技術，探索設計技術發展。同時將其運用在具體實際案例當中進行驗證，證明該方式可靠，效果穩定，同時分析其推廣可行性。在實際推廣過程中，證明該方式效果良好，推廣運用具備很大效益。隨著技術的不斷進步和發展，人們對其的研究也不斷深入。

2 工程概況

某項目工程為城市群城際鐵路網主骨架的重要組成部分，全長176.27 km，設計時速為250 km/h。該鐵路的建設對城市經濟與社會發展以及交通建設等方面均有重要意義。該鐵路整體設計比較復雜，項目路段形式復雜且路基附屬結構種類比較多，如有拱形骨架護坡、重力式擋土墻、樁板墻等多種支擋結構設置，而且還設計了復合樁等樁板結構。

3 BI M技術的應用設計

3.1 設計流程

該項目路基BIM 設計過程中，借助歐特克平臺Civil 3D軟件與Revit 軟件進行設計，組裝項目模型[1]。為保證模型建設的質量，提升效率，以路基數據庫為核心實現了對Revit 軟件的二次開發設計。在內容上設計了軟件的建模與模型的出圖等方面的內容，最終得到了關于路基的模型，語句的格式并不全是Revit 軟件格式。具體操作流程為如下：

1）項目路基本體按照模型的設計，根據沿線道路情況進行放樣設計，與地形交互。路基與線路之間的聯系非常緊密，但是Revit 軟件格式模型缺乏線路設計的功能，路基本體生成存在問題。Civil 3D 軟件具備線路功能，能夠在軟件上生成關于沿線放樣的具體要素，如電纜槽與排水溝等要素，因此，在該軟件當中讀取路基本體、附屬結構物體模型，讀取之后導入數據庫內。

2）通過數據庫存儲的信息在軟件平臺上重建模型，根據數據源信息調用路基系統庫存，批量設置路基的邊坡防護、支擋結構地基處理樁等，在布設的同時得到結構物體之間的信息數量進行統計，根據Revit 軟件來切剖模型，生成剖面圖得到路基圖。使用Revit 軟件格式模型得到的模型圖，在項目當中進行拼裝、檢查。

3）Geographic Information System 系統實現統一研發管理。

4）Navisworks 軟件或者是具備類似功能的軟件進行施工建模展示，運用更直觀的方式表達出設計成果。

3.2 軟件應用

路基本體模型包括分層、基層、基床等不同方面，使用Civil 3D 軟件具備的裝配功能來定制路基的橫截面，方便軟件讀取信息，實現信息識別。放樣過程中，路肩、電纜槽、排水溝等放樣應該結合項目實際情況開展，添加到路基族庫當中，可以根據實際情況添加支護結構或者是減少重力式擋土墻等裝配部件，在實際操作過程中不斷調整參數，當模型生成之后方便實現對不同尺寸的過渡管理。因此，對Civil 3D 軟件進行二次開發讓Civil 3D 軟件具備強大的模板適應功能，以及快速創建線路的模型。要想做到以數據為核心的設計就要讀取相關參數，這些參數主要來自線路的里程、縱坡等各個方面；通過邊坡和基點坐標得到模型信息，在使用過程中便于信息數據的存儲和使用。利用Civil 3D 軟件生成路基模型之后可以提取路塹模型的曲面、剪切地質模型，可以模擬各種開挖現象，計算出土石方數量，完成這些數據的統計，保證地質與地基能夠協同設計[2]。

3.3 建模

運用BIM 技術設計能夠實現多專業建模，運用Revit 軟件能夠提高對整個項目的優化整合能力，利用Revit 格式創設路基模型，同樣也需要借助Civil 3D 軟件制作的實體模型，但是在具體運用過程中兩者無法重合，模型可以導出但是缺少信息等情況，無法構建完整的結構模型，與路基本體模型的融合出現問題。和數據庫技術讀取方式一致，通過Revit 軟件設計路基的本體模型，借助參數化信息，實現參數化建模，在該平臺上統一完成[3]。Revit 軟件能夠實現二次開發的功能，利用該功能實現了對附屬結構物體的參數化建模、自動拼裝，在技術允許的范圍內還實現了路基的三維搭配鋼筋、路基模型等設計，并且對結果進行管理，設計過程為：

1）創建路基模型，借助數據庫技術與Revit 軟件構建針對路基的本體模型，保證模型設計與項目工程實際相符合，保證精細化、規則合理。路塹模型邊坡需要設置薄面，方便設計邊坡防護結構的模型。實際上Revit 軟件平臺對建模存在一定的限制，如大地坐標無法設置原點坐標，而相對坐標可以。建模的時候應該提取模型中心位置的坐標，轉換角度，將大地坐標轉化為中心坐標來進行編輯，方便后續操作進行。

2）建立起參數化族庫，在Revit 軟件平臺上運用參數化功能建立起族庫，針對輪廓、構建、支擋結構、邊坡等不同的要素做好分門別類，通過族庫管理來調用相關參數，可以優化數據庫資源的使用，在技術領域內實現技術資源共享[4]。族庫樣式如圖1 所示。

圖1 族庫樣式

3）運用Revit 的開發功能將上述參數進行批量操作，通過拼裝建模提高建筑模型設計質量與效率。設計項目中的路基邊坡的防護系統、支擋結構系統等，對路基地基處理樁結合參數化快速布置，優化設計效率。

4）在Revit 平臺上實現支擋結構配筋，針對土墻與擋板墻等進行專業化設計，記錄統計結構模型鋼筋數量。

5）針對模型結構樹的管理，項目建模以及信息等嚴格按照鐵路BIM 技術聯盟的規定來貫徹與落實，針對單元、IFD 編碼、模型信息等，將上述內容存儲到數據庫當中。在模型管理中也可以對同一批的結構件優化、更改和顯示控制。如圖2 所示。

圖2 懸臂式擋土墻配筋模型

4 出圖

Revit 軟件的切剖出圖無法滿足路基設計要求，與現代的規范有一定差異，因此，當前以CAD 出圖為主，對Revit 進行二次開發，添加標注、重視導出，統一在CAD 內修改與整理最終出圖，當前均采用這種形式。出圖也要再次設計數據庫技術，通過數據完成出圖，在數據信息上，一定保證出圖模型、建模信息之間都做到數據同源。完成上述步驟之后，按照工程施工需要運用模型，借助平臺數據庫，能在CAD 上面計算工程量，保證施工進度。

5 結語

BIM 技術是鐵路未來信息化的發展方向，備受業內的重視和認可。通過本文研究表明，設計基于BIM 技術的鐵路路基能夠使路基建模質量得到提高，并且提高了路基實用性效率，保證明了工程項目的價值。通過軟件使用過程中的不斷完善，有利于未來的發展和應用。針對現代鐵路項目工程，還需要不斷探索BIM 技術的具體使用，及時跟進行業發展，從而探索更先進的途徑。