基于BIM技術的鐵路路基設計應用分析

付彥鵬

摘 要：現如今，隨著科學技術的快速發展，BIM技術在鐵路行業不斷發展，鐵路BIM聯盟成立以來，不斷發布各種技術標準，促進了BIM技術在鐵路行業的發展及應用。相關單位在鐵路BIM技術應用方面，不斷投入研發力量，取得了很多技術成果。基于歐特克平臺，針對鐵路路基BIM技術設計需要，進行了多項二次開發，以數據為核心，結合快速建模、模型出圖、數量計算，探索了鐵路路基BIM正向設計技術，并在鐵路項目進行了技術驗證。

關鍵詞：BIM技術;鐵路路基設計;應用

0 引言

建筑信息模型（BIM）的研究與應用可有效提升建設項目設計、施工及運營階段的效率與安全性，實現全生命周期管理信息化，具有巨大應用價值和廣闊發展前景。充分發揮BIM技術在我國鐵路行業中的應用，挖掘路基工程中的BIM應用創新點，對提升設計、施工質量具有重要意義。

1 鐵路BIM應用現狀

建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）是一種以三維建筑圖形為基礎，集成各類相關信息，貫穿建筑設計、施工、運維乃至壽命終結的數據模型。BIM的概念最早由ChuckEastman于20世紀70年代提出。經過近50年的研究與探索，BIM技術已廣泛應用于建筑行業，在提升工程質量、降低造價、縮短建設周期方面效果顯著。我國鐵路BIM技術起步較晚，路基工程BIM應用還處于初級階段。雖然依托中國國家鐵路集團有限公司BIM應用試點及其他工程項目為國內外近10條鐵路建立了BIM模型，但較深層次的應用問題仍然有待解決。同時，傳統二維圖紙需要設計、施工人員將平面信息想象成三維實體，表達和理解的差異往往帶來差錯。因此，利用BIM技術可視化、模擬性的特點彌補傳統設計的弊端，發揮已建模型的應用價值是目前亟待解決的問題。

2 BIM技術的鐵路路基設計應用

2.1 設計流程

鐵路建設項目路基BIM設計使用歐特克平臺Civil3D軟件，組裝模型為Revit軟件格式模型。為提高建模質量及效率，以路基數據庫為核心，對Revit軟件做了二次開發以輔助設計，包含快速建模、模型出圖、數量統計等內容，路基的最終模型是Revit軟件格式模型。（1）路基本體模型設計需要沿線路進行模板放樣，并與地形進行交互。路基與線路結合較為緊密，而Revit軟件沒有線路相關功能，無法生成路基本體。利用歐特克平臺Civil3D軟件線路路基相關功能，生成路基本體模型以及沿線路放樣的路肩、電纜槽、排水溝等。對路基本體及附屬結構物模型信息進行讀取，同時讀取線路信息，并把信息傳入數據庫。（2）通過數據庫存儲信息，在Revit軟件平臺對路基本體模型進行重建，并利用數據信息，調用路基族庫，批量布設路基邊坡防護、支擋結構及地基處理樁、樁板結構等附屬結構物，在布設的同時提取結構物信息進行數量統計，并利用Revit軟件平臺功能對模型進行剖切，生成路基橫斷面圖和縱斷面圖，完成路基出圖。路基模型統一為Revit模型，在項目中進行拼裝、碰撞檢查。（3）在地理信息系統（GeographicInformationSystem，GIS）軟件平臺統一進行研發管理功能，載入各專業BIM模型，進行項目管理。（4）利用歐特克平臺系列軟件如Navisworks軟件進行施工模型、漫游展示等，更為直觀地表達設計成果。

2.2 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Civil3D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Civil3D軟件進行二次開發讓Civil3D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Civil3D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 BIM建模

（1）創建路基模型。應用數據庫技術在Revit軟件平臺重構路基本體模型，實現工程結構精細化設計與不規則地形的有機融合。路塹模型邊坡進行薄面建模，以進行邊坡防護結構的拼裝。在建模過程中發現Revit軟件平臺對模型體量的限制，對大地坐標無法方便地設置原點坐標，需要采用相對坐標的方式。在建模時，首先提取模型中心處的坐標，把該大地坐標作為圖形坐標的中心處，方便對模型進行查看和編輯。（2）建立參數化族庫。充分利用Revit軟件平臺參數化功能，建立路基結構構件參數化族庫，族庫類別有輪廓、構件族，并按支擋結構、邊坡防護、地基處理、排水等進行分類管理，通過族庫管理程序進行參數化調用。（3）模型拼裝。通過Revit軟件平臺二次開發的功能，對路基附屬構件模型進行批量參數化拼裝，提高建模質量及效率。路基邊坡防護系統包括空心磚、拱形骨架、錨桿框架梁等常用的邊坡防護結構，并包含鑲邊、護腳、腳墻、平臺、側溝、踏步等。對常用的支擋結構，如重力式擋土墻、樁板墻、懸臂墻、扶壁墻等進行拼裝，模型與路基邊坡進行順接。對路基地基處理樁結合地形進行快速參數化布設，并對每根樁進行定位管理，提高設計精度，同時對不同形式的樁板結構進行參數化拼裝。

（4）支擋結構配筋。在Revit軟件平臺，通過二次開發對路基懸臂式擋土墻、樁板墻樁及擋土板進行快速參數化配筋設計，并對結構模型鋼筋進行數量統計。（5）模型結構樹管理。項目建模及信息添加嚴格按照鐵路BIM聯盟相關標準規定執行，按最小結構單元建模，并添加IFD編碼，模型信息以結構化的數據形式存儲至數據庫。在模型管理中，通過結構樹形式達到對路基結構模型的分級管理，對同一類型的結構構件可以進行批量化屬性查詢、屬性修改、材質修改以及顯示控制。

2.4 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。

3 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。

參考文獻：

[1]劉照球，李云貴.建筑信息模型的發展及其在設計中的應用[J].建筑科學，2020（1）：96-99+108.

[2]潘永杰，趙欣欣，劉曉光，等.橋梁BIM技術應用現狀分析與思考[J].中國鐵路，2020（12）：72-77.

[3]劉彥明.BIM技術在城際鐵路工程的研究應用[J].鐵路技術創新，2019（4）：13-18.