基于BIM技术的铁路路基设计应用分析

付彦鹏

摘 要：现如今，随着科学技术的快速发展，BIM技术在铁路行业不断发展，铁路BIM联盟成立以来，不断发布各种技术标准，促进了BIM技术在铁路行业的发展及应用。相关单位在铁路BIM技术应用方面，不断投入研发力量，取得了很多技术成果。基于欧特克平台，针对铁路路基BIM技术设计需要，进行了多项二次开发，以数据为核心，结合快速建模、模型出图、数量计算，探索了铁路路基BIM正向设计技术，并在铁路项目进行了技术验证。

关键词：BIM技术;铁路路基设计;应用

0 引言

建筑信息模型（BIM）的研究与应用可有效提升建设项目设计、施工及运营阶段的效率与安全性，实现全生命周期管理信息化，具有巨大应用价值和广阔发展前景。充分发挥BIM技术在我国铁路行业中的应用，挖掘路基工程中的BIM应用创新点，对提升设计、施工质量具有重要意义。

1 铁路BIM应用现状

建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）是一种以三维建筑图形为基础，集成各类相关信息，贯穿建筑设计、施工、运维乃至寿命终结的数据模型。BIM的概念最早由ChuckEastman于20世纪70年代提出。经过近50年的研究与探索，BIM技术已广泛应用于建筑行业，在提升工程质量、降低造价、缩短建设周期方面效果显著。我国铁路BIM技术起步较晚，路基工程BIM应用还处于初级阶段。虽然依托中国国家铁路集团有限公司BIM应用试点及其他工程项目为国内外近10条铁路建立了BIM模型，但较深层次的应用问题仍然有待解决。同时，传统二维图纸需要设计、施工人员将平面信息想象成三维实体，表达和理解的差异往往带来差错。因此，利用BIM技术可视化、模拟性的特点弥补传统设计的弊端，发挥已建模型的应用价值是目前亟待解决的问题。

2 BIM技术的铁路路基设计应用

2.1 设计流程

铁路建设项目路基BIM设计使用欧特克平台Civil3D软件，组装模型为Revit软件格式模型。为提高建模质量及效率，以路基数据库为核心，对Revit软件做了二次开发以辅助设计，包含快速建模、模型出图、数量统计等内容，路基的最终模型是Revit软件格式模型。（1）路基本体模型设计需要沿线路进行模板放样，并与地形进行交互。路基与线路结合较为紧密，而Revit软件没有线路相关功能，无法生成路基本体。利用欧特克平台Civil3D软件线路路基相关功能，生成路基本体模型以及沿线路放样的路肩、电缆槽、排水沟等。对路基本体及附属结构物模型信息进行读取，同时读取线路信息，并把信息传入数据库。（2）通过数据库存储信息，在Revit软件平台对路基本体模型进行重建，并利用数据信息，调用路基族库，批量布设路基边坡防护、支挡结构及地基处理桩、桩板结构等附属结构物，在布设的同时提取结构物信息进行数量统计，并利用Revit软件平台功能对模型进行剖切，生成路基横断面图和纵断面图，完成路基出图。路基模型统一为Revit模型，在项目中进行拼装、碰撞检查。（3）在地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）软件平台统一进行研发管理功能，载入各专业BIM模型，进行项目管理。（4）利用欧特克平台系列软件如Navisworks软件进行施工模型、漫游展示等，更为直观地表达设计成果。

2.2 软件应用

路基本体模型包括分层、基层、基床等不同方面，使用Civil3D软件具备的装配功能来定制路基的横截面，方便软件读取信息，实现信息识别。放样过程中，路肩、电缆槽、排水沟等放样应该结合项目实际情况开展，添加到路基族库当中，可以根据实际情况添加支护结构或者是减少重力式挡土墙等装配部件，在实际操作过程中不断调整参数，当模型生成之后方便实现对不同尺寸的过渡管理。因此，对Civil3D软件进行二次开发让Civil3D软件具备强大的模板适应功能，以及快速创建线路的模型。要想做到以数据为核心的设计就要读取相关参数，这些参数主要来自线路的里程、纵坡等各个方面;通过边坡和基点坐标得到模型信息，在使用过程中便于信息数据的存储和使用。利用Civil3D软件生成路基模型之后可以提取路堑模型的曲面、剪切地质模型，可以模拟各种开挖现象，计算出土石方数量，完成这些数据的统计，保证地质与地基能够协同设计。

2.3 BIM建模

（1）创建路基模型。应用数据库技术在Revit软件平台重构路基本体模型，实现工程结构精细化设计与不规则地形的有机融合。路堑模型边坡进行薄面建模，以进行边坡防护结构的拼装。在建模过程中发现Revit软件平台对模型体量的限制，对大地坐标无法方便地设置原点坐标，需要采用相对坐标的方式。在建模时，首先提取模型中心处的坐标，把该大地坐标作为图形坐标的中心处，方便对模型进行查看和编辑。（2）建立参数化族库。充分利用Revit软件平台参数化功能，建立路基结构构件参数化族库，族库类别有轮廓、构件族，并按支挡结构、边坡防护、地基处理、排水等进行分类管理，通过族库管理程序进行参数化调用。（3）模型拼装。通过Revit软件平台二次开发的功能，对路基附属构件模型进行批量参数化拼装，提高建模质量及效率。路基边坡防护系统包括空心砖、拱形骨架、錨杆框架梁等常用的边坡防护结构，并包含镶边、护脚、脚墙、平台、侧沟、踏步等。对常用的支挡结构，如重力式挡土墙、桩板墙、悬臂墙、扶壁墙等进行拼装，模型与路基边坡进行顺接。对路基地基处理桩结合地形进行快速参数化布设，并对每根桩进行定位管理，提高设计精度，同时对不同形式的桩板结构进行参数化拼装。

（4）支挡结构配筋。在Revit软件平台，通过二次开发对路基悬臂式挡土墙、桩板墙桩及挡土板进行快速参数化配筋设计，并对结构模型钢筋进行数量统计。（5）模型结构树管理。项目建模及信息添加严格按照铁路BIM联盟相关标准规定执行，按最小结构单元建模，并添加IFD编码，模型信息以结构化的数据形式存储至数据库。在模型管理中，通过结构树形式达到对路基结构模型的分级管理，对同一类型的结构构件可以进行批量化属性查询、属性修改、材质修改以及显示控制。

2.4 出图

Revit软件的切剖出图无法满足路基设计要求，与现代的规范有一定差异，因此，当前以CAD出图为主，对Revit进行二次开发，添加标注、重视导出，统一在CAD内修改与整理最终出图，当前均采用这种形式。出图也要再次设计数据库技术，通过数据完成出图，在数据信息上，一定保证出图模型、建模信息之间都做到数据同源。完成上述步骤之后，按照工程施工需要运用模型，借助平台数据库，能在CAD上面计算工程量，保证施工进度。

3 结语

BIM技术是铁路未来信息化的发展方向，备受业内的重视和认可。通过本文研究表明，设计基于BIM技术的铁路路基能够使路基建模质量得到提高，并且提高了路基实用性效率，保证明了工程项目的价值。通过软件使用过程中的不断完善，有利于未来的发展和应用。针对现代铁路项目工程，还需要不断探索BIM技术的具体使用，及时跟进行业发展，从而探索更先进的途径。

参考文献：

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[2]潘永杰，赵欣欣，刘晓光，等.桥梁BIM技术应用现状分析与思考[J].中国铁路，2020（12）：72-77.

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