基于BI M技術(shù)的鐵路路基設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

劉涵

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京102600）

1 引言

國(guó)際鐵路聯(lián)盟成立之后，著力于研發(fā)各種針對(duì)鐵路發(fā)展設(shè)計(jì)方面的標(biāo)準(zhǔn)。為滿足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在借助歐特克平臺(tái)的基礎(chǔ)上針對(duì)路基BIM 技術(shù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)研究，以數(shù)據(jù)為核心結(jié)合多維立體技術(shù)，探索設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展。同時(shí)將其運(yùn)用在具體實(shí)際案例當(dāng)中進(jìn)行驗(yàn)證，證明該方式可靠，效果穩(wěn)定，同時(shí)分析其推廣可行性。在實(shí)際推廣過(guò)程中，證明該方式效果良好，推廣運(yùn)用具備很大效益。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人們對(duì)其的研究也不斷深入。

2 工程概況

某項(xiàng)目工程為城市群城際鐵路網(wǎng)主骨架的重要組成部分，全長(zhǎng)176.27 km，設(shè)計(jì)時(shí)速為250 km/h。該鐵路的建設(shè)對(duì)城市經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展以及交通建設(shè)等方面均有重要意義。該鐵路整體設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，項(xiàng)目路段形式復(fù)雜且路基附屬結(jié)構(gòu)種類比較多，如有拱形骨架護(hù)坡、重力式擋土墻、樁板墻等多種支擋結(jié)構(gòu)設(shè)置，而且還設(shè)計(jì)了復(fù)合樁等樁板結(jié)構(gòu)。

3 BI M技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)流程

該項(xiàng)目路基BIM 設(shè)計(jì)過(guò)程中，借助歐特克平臺(tái)Civil 3D軟件與Revit 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，組裝項(xiàng)目模型[1]。為保證模型建設(shè)的質(zhì)量，提升效率，以路基數(shù)據(jù)庫(kù)為核心實(shí)現(xiàn)了對(duì)Revit 軟件的二次開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。在內(nèi)容上設(shè)計(jì)了軟件的建模與模型的出圖等方面的內(nèi)容，最終得到了關(guān)于路基的模型，語(yǔ)句的格式并不全是Revit 軟件格式。具體操作流程為如下：

1）項(xiàng)目路基本體按照模型的設(shè)計(jì)，根據(jù)沿線道路情況進(jìn)行放樣設(shè)計(jì)，與地形交互。路基與線路之間的聯(lián)系非常緊密，但是Revit 軟件格式模型缺乏線路設(shè)計(jì)的功能，路基本體生成存在問(wèn)題。Civil 3D 軟件具備線路功能，能夠在軟件上生成關(guān)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(dāng)中讀取路基本體、附屬結(jié)構(gòu)物體模型，讀取之后導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。

2）通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的信息在軟件平臺(tái)上重建模型，根據(jù)數(shù)據(jù)源信息調(diào)用路基系統(tǒng)庫(kù)存，批量設(shè)置路基的邊坡防護(hù)、支擋結(jié)構(gòu)地基處理樁等，在布設(shè)的同時(shí)得到結(jié)構(gòu)物體之間的信息數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)Revit 軟件來(lái)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(xiàng)目當(dāng)中進(jìn)行拼裝、檢查。

3）Geographic Information System 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一研發(fā)管理。

4）Navisworks 軟件或者是具備類似功能的軟件進(jìn)行施工建模展示，運(yùn)用更直觀的方式表達(dá)出設(shè)計(jì)成果。

3.2 軟件應(yīng)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(lái)定制路基的橫截面，方便軟件讀取信息，實(shí)現(xiàn)信息識(shí)別。放樣過(guò)程中，路肩、電纜槽、排水溝等放樣應(yīng)該結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況開(kāi)展，添加到路基族庫(kù)當(dāng)中，可以根據(jù)實(shí)際情況添加支護(hù)結(jié)構(gòu)或者是減少重力式擋土墻等裝配部件，在實(shí)際操作過(guò)程中不斷調(diào)整參數(shù)，當(dāng)模型生成之后方便實(shí)現(xiàn)對(duì)不同尺寸的過(guò)渡管理。因此，對(duì)Civil 3D 軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)讓Civil 3D 軟件具備強(qiáng)大的模板適應(yīng)功能，以及快速創(chuàng)建線路的模型。要想做到以數(shù)據(jù)為核心的設(shè)計(jì)就要讀取相關(guān)參數(shù)，這些參數(shù)主要來(lái)自線路的里程、縱坡等各個(gè)方面；通過(guò)邊坡和基點(diǎn)坐標(biāo)得到模型信息，在使用過(guò)程中便于信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)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(zhì)模型，可以模擬各種開(kāi)挖現(xiàn)象，計(jì)算出土石方數(shù)量，完成這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，保證地質(zhì)與地基能夠協(xié)同設(shè)計(jì)[2]。

3.3 建模

運(yùn)用BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)多專業(yè)建模，運(yùn)用Revit 軟件能夠提高對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的優(yōu)化整合能力，利用Revit 格式創(chuàng)設(shè)路基模型，同樣也需要借助Civil 3D 軟件制作的實(shí)體模型，但是在具體運(yùn)用過(guò)程中兩者無(wú)法重合，模型可以導(dǎo)出但是缺少信息等情況，無(wú)法構(gòu)建完整的結(jié)構(gòu)模型，與路基本體模型的融合出現(xiàn)問(wèn)題。和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)讀取方式一致，通過(guò)Revit 軟件設(shè)計(jì)路基的本體模型，借助參數(shù)化信息，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模，在該平臺(tái)上統(tǒng)一完成[3]。Revit 軟件能夠?qū)崿F(xiàn)二次開(kāi)發(fā)的功能，利用該功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)附屬結(jié)構(gòu)物體的參數(shù)化建模、自動(dòng)拼裝，在技術(shù)允許的范圍內(nèi)還實(shí)現(xiàn)了路基的三維搭配鋼筋、路基模型等設(shè)計(jì)，并且對(duì)結(jié)果進(jìn)行管理，設(shè)計(jì)過(guò)程為：

1）創(chuàng)建路基模型，借助數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與Revit 軟件構(gòu)建針對(duì)路基的本體模型，保證模型設(shè)計(jì)與項(xiàng)目工程實(shí)際相符合，保證精細(xì)化、規(guī)則合理。路塹模型邊坡需要設(shè)置薄面，方便設(shè)計(jì)邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)的模型。實(shí)際上Revit 軟件平臺(tái)對(duì)建模存在一定的限制，如大地坐標(biāo)無(wú)法設(shè)置原點(diǎn)坐標(biāo)，而相對(duì)坐標(biāo)可以。建模的時(shí)候應(yīng)該提取模型中心位置的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換角度，將大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為中心坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行編輯，方便后續(xù)操作進(jìn)行。

2）建立起參數(shù)化族庫(kù)，在Revit 軟件平臺(tái)上運(yùn)用參數(shù)化功能建立起族庫(kù)，針對(duì)輪廓、構(gòu)建、支擋結(jié)構(gòu)、邊坡等不同的要素做好分門(mén)別類，通過(guò)族庫(kù)管理來(lái)調(diào)用相關(guān)參數(shù)，可以優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)資源的使用，在技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源共享[4]。族庫(kù)樣式如圖1 所示。

圖1 族庫(kù)樣式

3）運(yùn)用Revit 的開(kāi)發(fā)功能將上述參數(shù)進(jìn)行批量操作，通過(guò)拼裝建模提高建筑模型設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的路基邊坡的防護(hù)系統(tǒng)、支擋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等，對(duì)路基地基處理樁結(jié)合參數(shù)化快速布置，優(yōu)化設(shè)計(jì)效率。

4）在Revit 平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)支擋結(jié)構(gòu)配筋，針對(duì)土墻與擋板墻等進(jìn)行專業(yè)化設(shè)計(jì)，記錄統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)模型鋼筋數(shù)量。

5）針對(duì)模型結(jié)構(gòu)樹(shù)的管理，項(xiàng)目建模以及信息等嚴(yán)格按照鐵路BIM 技術(shù)聯(lián)盟的規(guī)定來(lái)貫徹與落實(shí)，針對(duì)單元、IFD 編碼、模型信息等，將上述內(nèi)容存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。在模型管理中也可以對(duì)同一批的結(jié)構(gòu)件優(yōu)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(wú)法滿足路基設(shè)計(jì)要求，與現(xiàn)代的規(guī)范有一定差異，因此，當(dāng)前以CAD 出圖為主，對(duì)Revit 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，添加標(biāo)注、重視導(dǎo)出，統(tǒng)一在CAD 內(nèi)修改與整理最終出圖，當(dāng)前均采用這種形式。出圖也要再次設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)完成出圖，在數(shù)據(jù)信息上，一定保證出圖模型、建模信息之間都做到數(shù)據(jù)同源。完成上述步驟之后，按照工程施工需要運(yùn)用模型，借助平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，能在CAD 上面計(jì)算工程量，保證施工進(jìn)度。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)是鐵路未來(lái)信息化的發(fā)展方向，備受業(yè)內(nèi)的重視和認(rèn)可。通過(guò)本文研究表明，設(shè)計(jì)基于BIM 技術(shù)的鐵路路基能夠使路基建模質(zhì)量得到提高，并且提高了路基實(shí)用性效率，保證明了工程項(xiàng)目的價(jià)值。通過(guò)軟件使用過(guò)程中的不斷完善，有利于未來(lái)的發(fā)展和應(yīng)用。針對(duì)現(xiàn)代鐵路項(xiàng)目工程，還需要不斷探索BIM 技術(shù)的具體使用，及時(shí)跟進(jìn)行業(yè)發(fā)展，從而探索更先進(jìn)的途徑。