BIM技术的铁路路基设计中的应用研究.pdf

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 64 BIM 技术的铁路路基设计中的应用研究 彭 蛟 中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610036 摘要：摘要：通过应用 BIM 技术进行路基设计，可以实现更高的设计精度和效率。BIM 技术可以帮助设计师更好地理解地形特征，准确地模拟地形信息，并与其他专业的设计进行协同。通过 BIM 模型的可视化，设计师可以直观地查看和分析路基的形状、高程和几何特征，从而更好地进行设计和优化。基于 BIM 技术积极开展多专业的协同设计对于适应铁路智能化、数字化发展非常重要。通过 BIM 技术，可以实现设计数据的共享和协同，优化设计过程，提高设计的质量和效率。同时，可以将 BIM 技术与其他智能化和数字化技术相结合，实现工程的智能化和数字化管理。基于此，文章主要分析了 BIM 技术在铁路路基设计的应用。关键词：关键词：BIM 技术；铁路；路基设计；应用 中图分类号：中图分类号：U213 1 BIM 技术的概念 BIM 技术是建筑信息模型的缩写，是一种集成的数字化建筑设计和管理方法。它通过创建、管理和共享建筑项目的物理和功能特性的数字模型，实现了建筑项目从规划、设计、施工到运营全过程的协同和一体化管理。BIM 技术的核心是建筑信息模型，是一个包含建筑项目的几何形状、空间关系、材料和构造等信息的数字化表示。在 BIM 模型中，每个元素都有其属性和行为，不仅仅是几何形状的简单表示，还包括了建筑元素的性能、构造、材料等细节。2 BIM 技术在铁路路基设计应用的优势（1）数据集成与协同。BIM 技术可以将各种相关数据整合到一个统一的平台中，包括地理信息、地形数据、地质勘察数据等。这样可以实现各部门之间的数据协同和信息共享，提高设计、施工和运维的协调性和效率。（2）空间分析与冲突检测。BIM 模型可以进行空间分析，帮助设计人员确定最佳的路线布置方案，避免冲突和干扰。通过 BIM 技术进行冲突检测，可以在设计阶段发现并解决路基与其他设施（如桥梁、隧道）之间的冲突，减少后期施工和运维中的问题。（3）可视化展示与仿真。BIM 技术可以生成三维模型，以可视化的方式展示铁路路基的布置、走向和连接关系。这样可以帮助设计人员和利益相关方更好地理解和评估设计方案，提前发现问题并做出调整。此外，BIM技术还可以进行仿真分析，模拟不同情况下的路基稳定性、水流情况等参数，以评估设计方案的可行性和性能。（4）数字化管理与运维。BIM 模型可以成为铁路路基的数字化管理平台，整合了各种相关的信息，包括材料、规格、位置、维护记录等。这样可以提高路基的运维管理效率，便于追踪和更新路基信息，及时进行维护和修复。（5）工期和成本控制。BIM 技术可以进行工期和成本的可视化和模拟分析，帮助项目管理人员进行工期和成本的控制。通过 BIM 技术，可以更准确地评估设计方案的施工难度和成本，并进行优化调整，从而提高施工效率和降低成本。3 BIM 技术在铁路路基设计的应用 3.1 高陡边坡方案优化设计 在铁路路基设计中，BIM 技术可以加强对高陡边坡方案的优化设计。以下是具体的应用过程：（1）数据收集与分析。首先，需要收集与高陡边坡相关的地理信息、地形数据、地质勘察数据等。这些数据可以通过测量、遥感技术、地质勘察等手段获取。然后，利用 BIM 技术将这些数据整合到一个统一的平台中，进行分析和处理。（2）三维建模与可视化。利用 BIM 技术，可以将高陡边坡的地形数据和地质数据转化为三维模型。这样可以直观地展示高陡边坡的形态、走向和连接关系。通过可视化展示，设计人员和利益相关方可以更好地理解和评估高陡边坡的状况，为优化设计提供依据。（3）空间分析与冲突检测。利用 BIM 技术，可以进行高陡边坡的空间分析，包括边坡的坡度、坡高、坡面形态等参数的计算和分析。同时，还可以进行冲突检测，发现与高陡边坡相关的冲突和干扰，中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 65 例如与桥梁、隧道等设施之间的冲突。这样可以及早发现问题，避免后期施工和运维中的困难和风险。（4）仿真分析与优化设计。利用 BIM 技术，可以进行高陡边坡的仿真分析。通过模拟不同情况下的边坡稳定性、水流情况等参数，评估设计方案的可行性和性能。基于仿真结果，可以进行优化设计，调整边坡的参数和形态，以提高边坡的稳定性和安全性。3.2 支挡结构优化设计 在路基设计中，横断面设计是一个重要的基础。随着设计阶段的深入，横断面间距会不断缩小。然而，当两个横断面之间的地形有较大变化时，支挡结构的起始点位置、设计高度和结构尺寸等很难确定。在过去，通常需要在现场进行配合施工来解决这个问题，但是当工程量较大时，容易出现设计施工变更等问题。采用 BIM 设计进行优化可以有效解决路基断面之间存在的设计盲区问题。通过 BIM 技术，可以将地形数据与设计模型相结合，实现对支挡结构的精确定位和设计。BIM 模型可以提供真实的地形信息，帮助设计师更好地理解地形变化，确定支挡结构的起始点位置和设计高度。同时，BIM 模型还可以进行多次优化，通过不断调整支挡结构的尺寸和形状，使其更好地适应地形的变化。通过 BIM 模型的可视化，设计师可以直观地查看和分析不同设计方案的效果，选择最优方案。采用 BIM 设计进行路基优化设计可以减少设计施工变更的风险，提高设计的准确性和效率。通过 BIM 模型，可以在设计阶段就充分考虑地形的变化，并提前解决支挡结构的位置和尺寸等问题，避免在施工阶段出现大规模的变更。这不仅可以节约时间和成本，还可以提高工程的质量和安全性。3.3 跨专业碰撞检查及接口深化设计（1）路桥隧电缆槽过渡深化设计 在 BIM 技术在铁路路基设计中应用过程中，需要进行路桥隧电缆槽过渡深化设计。以下是一般的过渡深化设计步骤：收集设计信息。收集路桥隧电缆槽设计的相关信息，包括设计要求、规范要求、技术参数等。建立 BIM 模型。利用 BIM 软件建立路桥隧电缆槽的三维模型。模型应包括桥梁、隧道、电缆槽及其相关的结构、设备、管线等。设计过渡段。根据实际情况，在路桥与隧道之间的过渡区域设计过渡段。过渡段可以是平缓的坡度或者曲线形状，以便电缆槽的顺利过渡。确定电缆槽位置和尺寸。根据设计要求和实际情况，确定电缆槽的位置和尺寸。考虑电缆槽的容纳能力、安装维护要求等因素。确定电缆槽材料和结构。根据设计要求和实际情况，选择合适的电缆槽材料和结构类型。考虑电缆槽的使用环境、负荷要求等因素。进行模型检查和优化。对 BIM 模型进行检查，确保电缆槽的设计符合要求。通过模型检查和优化，发现并解决模型中可能存在的问题。生成施工图和相关文件。根据 BIM 模型，生成电缆槽的施工图和相关文件。包括平面图、剖面图、构造图、设备布置图等，为实际施工提供参考。（2）路桥接口深化设计 路基边坡与涵洞设计优化 在 BIM 建模过程中，可以通过对路基边坡和涵洞进行建模和分析，发现路基边坡与涵洞不顺接的问题。在建模过程中，可以将路基边坡和涵洞作为两个不同的构件进行建模，并在模型中进行拼接和对齐。通过BIM 软件的功能，可以对两个构件进行对齐和碰撞检测，以确保它们之间没有间隙或重叠。如果发现路基边坡与涵洞不顺接，可以通过调整模型中的参数或重新设计来解决这个问题。通过 BIM 建模，可以提前发现并解决路基边坡与涵洞不顺接的问题，减少施工过程中的错误和纠正成本，并提高工程的质量和安全性。路基挡土墙与桥台接口深化设计 在铁路路基设计中，BIM 技术可以用于深化设计路基挡土墙与桥台接口。以下是 BIM 技术在该过程中的应用流程：1）建立 BIM 模型。首先，根据设计要求和数据，建立整个铁路路基的 BIM 模型。这包括路基、挡土墙、桥台等构件的建模。2）挡土墙与桥台接口设计。在 BIM 模型中，将挡土墙和桥台进行连接和对齐。可以使用BIM软件的功能来调整挡土墙和桥台的位置、角度和尺寸，以确保它们之间的接口无缝对接。3）分析和优化。通过 BIM 模型，可以进行挡土墙和桥台接口的分析和优化。可以使用 BIM 软件进行结构分析，评估接口的稳定性和承载能力。如果发现问题，可以在 BIM 模型中进行调整和优化。4）协调和冲突检测。在 BIM 模型中，可以进行协调和冲突检测，以确保挡土墙和桥台接口不会与其他构件或管线发生冲突。如果存在冲突，可以在 BIM 模型中进行调整和解决。5）施工交底。通过 BIM 模型，可以提供清晰明了的施工交底信息。施工人员可以在 BIM 模型中查看和理解挡中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 66 土墙和桥台接口的设计意图，以及施工顺序和方法。（3）路隧排水过渡深化设计 BIM 模型可以帮助优化排水过渡工程的设计和施工交底。通过 BIM 技术，可以将集水井、洞口检查井、沉淀池以及预制管等设施进行建模，并将它们与路基、洞口等其他构件相连接。这样一来，设计师可以在 BIM模型中直观地查看和分析排水系统的布置和连通情况。首先，集水井和同侧路基平台处的沉淀池可以通过预制管进行连通。设计师可以在 BIM 模型中调整预制管的位置和尺寸，确保其与集水井和沉淀池的连接正确无误。其次，洞口检查井与路基两侧平台处沉淀池也可以通过预制管进行连通。设计师可以在 BIM 模型中设置正确的管道路径和坡度，确保排水顺畅，并检查管道与其他构件的冲突或交叉。通过 BIM 模型，设计师可以模拟排水系统的运行情况，并进行流量和水位模拟。这有助于确定集水井、沉淀池和预制管的尺寸和容量是否满足设计要求。如果存在问题，设计师可以及时调整设计方案，以确保排水系统的效果和功能。在施工交底过程中，BIM 模型可以提供清晰明了的可视化效果，帮助施工人员理解和掌握排水系统的布置和连通方式。施工人员可以在 BIM 模型中查看各个设施的位置、尺寸和连接方式，并准确理解施工顺序和方法。（4）路基四电过轨深化设计 BIM 技术在铁路路基设计中的应用过程中，需要加强对路基四电过轨深化设计的考虑。四电指的是电力、信号、通信和供电系统，而过轨则是指跨越铁路线的各种设施和结构。在使用 BIM 技术进行路基设计时，应考虑以下几个方面：电力系统设计。需要考虑铁路线上的供电系统，包括电力线路、变电所、接触网等。BIM 技术可以帮助设计人员进行供电系统的布置和优化，确保电力系统的正常运行和安全性。信号系统设计。信号系统是铁路运行的重要组成部分，包括信号机、道岔、轨道电路等。BIM 技术可以帮助设计人员对信号系统进行模拟和优化，提高信号系统的可靠性和效率。通信系统设计。通信系统是铁路线路上的重要信息传输方式，包括无线通信、有线通信等。BIM 技术可以帮助设计人员进行通信系统的布置和优化，确保信息的快速传输和稳定性。路基结构设计。路基结构是铁路线路的基础，包括路基、桥梁、隧道等。BIM 技术可以帮助设计人员进行路基结构的三维建模和分析，提高设计的准确性和效率。4 结论与展望 BIM 技术在路基三维精细化设计中的应用可以带来多方面的优势。首先，BIM 技术可以基于高精度三维地形数据进行设计，能够更加准确地分析路基的高陡边坡和支挡结构，从而优化设计方案。通过 BIM 技术，可以直观地对比不同结构方案的优劣，提高工程安全性，并降低成本。其次，BIM 技术可以进行跨专业接口的深化设计，减少传统设计中的差错和漏洞。在路基设计中，不同专业之间的协调非常重要，BIM 技术可以帮助实现各个专业之间的有效沟通和协作，提高设计质量。此外，BIM 技术还可以实现技术交底和施工阶段的无缝衔接。通过构建 BIM 模型并进行深化设计，可以将设计模型直接传递给施工阶段，从而提升设计施工管理水平和工程质量。同时，BIM 模型的三维可视化功能可以进行施工工艺模拟，减少工程变更的发生。然而，目前在路基边坡稳定和支挡结构等方面的设计仍然需要依赖传统的二维设计计算和分析方法，BIM技术的应用还存在一定的局限性。需要进一步研究和开发，将传统的检算方法应用于三维模型，并进一步打通与地质模型的数据接口，以实现更加全面和准确的设计。参考文献 1刘为群.BIM 技术应用于数字铁路建设的实践与思考J.铁道学报,2019,41(3):97-101.2王同军.基于 BIM 的铁路工程管理平台建设与展望J.铁路技术创新,2015(3):8-13.3魏州泉.铁路行业 BIM 技术应用难点分析及对策建议J.铁路技术创新,2015(3):14-16.4靳猛.基于欧特克平台的铁路路基 BIM 设计技术研究J.铁道标准设计,2020,64(7):59-63.5张少朋,杨斌,卢孟凡.基于 BIM 技术的铁路桥梁专业技术交底研究J.铁路技术创新,2020(1):46-50.6雷晓雨.基于达索平台的路基工程 BIM 设计方法研究J.铁路技术创新,2019(1):13-16.7齐成龙.铁路站前工程 BIM 正向设计技术J.中国铁路,2022(7):12-17.8闫立忠.基于青连铁路四电工程 BIM 技术的应用研究J.铁道标准设计,2019,63(4):141-147.