摘要：随着我国铁路的高速发展，大批铁路工程建设项目正在进行。BIM技术在铁路行业中的应用目前还处于发展阶段，相关的研究成果相对较少。国内BIM建模软件很多，但适用于铁路行业的却少之又少，本文主要研究了使用达索软件对铁路路基、桥梁、隧道进行参数化建模、碰撞检查、施工模拟等，结合施工现场分析使用BIM技术相对于传统施工的优势，优化施工方案，节约施工成本，进而提升铁路工程建设技术水平及信息管理能力。
关键词：BIM技术 达索 铁路行业 施工应用
Research On BIM Technology Of Railway Construction Based On Dassault Platform
LiuPengfei Lipengying Lilei
（Mujia Project Department of China Railway 14 Bureau Group Co.，Ltd.）
【ABSTRACT】With the rapid development of China's railways，a large number of railway construction projects are under way.At present，the application of BIM technology in railway industry is still in the stage of development，and the related research results are relatively few.There are many BIM modeling software in China，but few of them are suitable for railway industry.This paper mainly studies the parametric modeling，collision inspection and construction simulation of railway subgrade，bridge and tunnel by using Dassault software.Combining with the analysis of construction site，the advantages of BIM technology over traditional construction are compared，the construction scheme is optimized，the construction cost is saved，and the construction of railway project is improved.Technical level and information management ability.
【Key word】：BIM technology Dassault Railway Industry
Construction application
1 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.1.1 研究的背景
BIM技术源自于西方发达国家，他们在BIM技术领域的研究与实践起步较早。大多建设工程项目均采用BIM技术，验证了BIM技术的应用潜力。目前，我国的铁路行业面临着转型升级，BIM技术将在这场变革中起到关键作用。在“政府有要求，市场有需求”的背景下，BIM技术在我国铁路行业的应用已成为必然趋势，经过了近几年的发展，BIM技术已经成为助推铁路行业实现创新式发展的重要技术手段，其应用与推广对铁路行业的科技进步与转型升级将产生不可估量的影响。
1.1.2 采用BIM技术的意义
施工经验不足的需要，项目技术人员普遍年轻，施工经验不足，对整个施工过程还不能形成一个完整清晰的概念。通过BIM技术可视化的特点可以完美的解决这一问题，对复杂工序进行可视化交底，施工模拟，让技术人员提前了解施工工艺，弥补施工经验不足。
精细化管理的需要，采用BIM技术精确控制材料用量、成本、工期等，为企业项目精细化、透明化管理提供技术及数据支撑。
提高施工质量的需要，在铁路建设项目“十条红线”的严峻形势下，对现场施工质量进行控制，可视化交底、碰撞检查等提高现场施工质量。
1.2 项目工程概况
新建牡丹江至佳木斯铁路MJZQSG-6标段起讫里程为DK207+706～DK267+132，线路长度45.331km。主要施工内容包括路基23.261km，桥梁20.86km/15座，其中：双线箱梁特大桥18.8km/9座，双线箱梁大桥1.96km/5座，双线箱梁中桥0.103km/1座，预应力钢筋混凝土连续梁4联，框构桥1809.58顶平米/7座，涵洞1169.54横延米45座，隧道1.209km/1座，车站1处。
1.3 研究的主要内容
路基专业：此次主要以路基边坡防护和支挡结构深化为主，以点到面，从模型布置到现场施工，通过创建参数化模型选取施工现场一段路基进行现场布置模拟，提前规划，优化施工。其次就是根据模型的结构尺寸来核查图纸混凝土及钢筋工程量，对现场施工起到参考指导作用，最后就是根据模型的可视化特点，对施工人员进行可视化交底，有效指导现场施工。
桥梁专业：主要选取100m连续梁0#块施工进行深化设计，创建全桥预应力筋模型，用于核查图纸预应力筋长度、准确计算张拉延伸量；创建0#块实体钢筋模型，复核图纸钢筋混凝土工程量，分析0#块钢筋与预应力管道之间的碰撞，确定预应力管道位置，布置振捣孔，优化施工工艺。
隧道专业：铁路隧道由洞门、明洞、洞身（暗洞）及附属构筑物组成。隧道结构划分考虑实际分部分项工程和三维模型结构两者相结合的方式，其中洞身结构（暗洞）可分为：超前支护、初期支护、临时支护、二次衬砌、仰拱填充、防排水、侧沟、仰拱下深埋中心水沟、检查井等30余个结构模型。创建隧道实体模型，包括二衬台车、防水台车、自行式液压栈桥并在洞内进行布置，模拟隧道施工，优化施工工艺。
2 BIM模型的创建
2.1 路基模型的创建
2.1.1 拱形骨架
考虑现场路堑地形复杂多变，起伏大、不规则，创建带参数的拱形骨架模型。通过调节参数可以适用于不同高度、不同宽度、不同坡比、不同顶边斜率情况的路堑边坡。
将创建好的参数化模型制作为工程模板，输入条件为轴系。在设计模型上按间距绘制轴系，调用工程模板在轴系上放置拱形骨架模型，根据不同高度、不同坡比的现场地形调整参数完成路基边坡防护拱形骨架的布置。
2.1.2 路基支挡结构
创建桩板式挡土墙、重力式挡土墙、扶壁式挡土墙模型及其内部钢筋。
桩板式挡土墙
重力式挡土墙
扶壁式挡土墙
2.2 桥梁模型的创建
对桥梁桩基、承台、墩身以及连续梁进行模型的创建，尤其对0#块钢筋、预应力管道模型进行创建。
桩基 承台
墩身
2.3 隧道模型的创建
创建隧道二衬台车、防水台车、自行式液压栈桥、以及三台阶施工隧道模型，模拟隧道施工，优化施工工艺。
二衬台车 防水台车
自行式液压栈桥
3 施工模型的应用
3.1 基于模型的工程算量
基于模型的工程算量，复核图纸。图纸审核及优化是工程项目建设工作中的重要环节，是施工技术管理工作的重要内容，提取模型方量与设计图纸进行对比，一方面是为了验证了模型与图纸之间是否存在差异，另一方面，可以指导施工，作为施工过程中的参考，保证施工过程中精确下料，减少不必要的材料浪费。
3.1.1路基拱形骨架
通过参数化建模，可快速测量出不同高度、不同宽度、不同坡比、不同顶边斜率情况下的混凝土方量，实现对每次拱形骨架混凝土浇筑的方量进行控制和验算。
根据参数化拱形骨架模型进行准确布置后可成段计算整个路基工点的拱形骨架混凝土方量及数量。区间路基DK225+540-DK225+950段路堑设计混凝土方量为11051方，通过模型测量计算出该段路基路堑处拱形骨架一共10832.14方，数量大约1700个。
3.1.2 路基支挡结构
通过创建重力式挡土墙模型，快速测量混凝土方量，和图纸进行对比，复核工程量。区间路基DK225+540-DK225+950段重力式挡土墙设计为3055方，测量为 2672.6方，与设计相差382.4方。
创建桩板式挡土墙模型后，通过计算一段路基桩板式挡土墙需要的桩板数量及混凝土量，可以计算全线桩板数量，为施工提供参考。通过计算DK233+704.00-DK234+090.00段桩板式挡土墙共计65个。
通过创建扶壁式挡土墙模型，分别测量底板、腹板、肋板的混凝土量，并且导出钢筋报表与图纸进行对比，为现场施工提供参考。
3.1.3 连续梁
对连续梁各个节段块混凝土方量的验证。
钢筋长度验证。
预应力筋长度的验证。
3.2 可视化交底
3.2.1 路基拱形骨架
结合施工现场将参数化拱形骨架及六棱块进行布置，可以直观的给现场技术人员交底，包括模板尺寸、数量，混凝土方量等。
对现场路基支挡结构位置进行直观展示。
利用BIM技术将二维图纸转换为三维模型，对现场施工班组进行交底，明确施工中各结构部位尺寸，特别是钢筋绑扎过程中的碰撞以及排水孔位置等。
3.2.2 连续梁0#块
通过将0号段横、纵、竖向预应力孔道模型建立，可清晰的看出各预应力波纹管的安装位置，通过波纹管在0号段内的占位，定出各波纹管的安装顺序，用于指导现场，避免因安装顺序不当产生不必要的返工。
在连续梁深化应用中，根据图纸创建了AO节段纵、横及竖向预应力孔道位置模型。在模型创建过程，发现通风孔的位置与预应力孔道位置产生碰撞。施工过程中，通过将通风孔的位置适当移动，保证竖向预应力孔道位置准确，满足了现场施工要求。
为确保连续梁0#块支座位置混凝土振捣密实，在钢筋模型的基础上，最大限度的减少对钢筋的影响，布置振捣工艺需要的管道。
3.3 施工模拟，优化方案
3.3.1 路基拱形骨架
模拟出拱形骨架的布置，并可通过模拟布置计算出每一段路基需要调用的不同类型的模板数量。为拱形骨架模板周转提供了可靠的数据依据。
模型布置拱形骨架时，挡土墙端头位置布置拱形骨架时存在问题，不能顺接。过渡不顺畅，存在空隙。
为解决此问题，决定在此增加人行踏梯使其平缓过渡，并且符合图纸要求。
3.3.2 连续梁施工
根据施工图纸及现场实际创建连续梁模型，现场布置情况，将工程中的重难点施工部位进行建模演示，将二维图纸难以展现的地方直观的展示出来，与技术人员商讨，提前发现问题，研究施工方案，进行方案比选模拟，找出解决问题的最佳方案，避免返工。
3.3.3 隧道施工
将创建好的二衬台车、防水台车、自行式液压栈桥在洞内进行布置，模拟隧道施工，优化隧道的开挖工艺，洞内布置方案，还可利用三维模型进行隧道构件间的碰撞检查，综合洞室和排水设施位置的优化。
4 结论与展望
运用BIM技术的目的是在施工前对施工整个过程进行模拟，分析不同资源配置对工期的影响，综合成本，工期、材料等得出最优的建筑施工方案，从而减少因为施工过程中的错误造成的成本浪费。通过此次BIM应用研究充分领略了新技术的强大功能，受益匪浅。下面就BIM技术在铁路施工中的应用进行总结：
1、进行施工深化设计时一定要结合现场实际进行设计，严格按照施工图纸和规范，不能让模型只是一个空壳，要有实际的指导意义。
2、当前随着BIM技术的兴起，BIM软件也是鱼目混杂，建模软件、算量软件、碰撞检查、方案模拟等一系列软件。目前市场主流的BIM软件主要有Auto-Desk、Bentley、达索三个系列软件，在进行BIM深化应用时一定要选择合适的软件进行深化设计。
3、项目施工的主要依据是施工设计图纸，要充分利用本工程BIM模型结合施工图纸完成图纸会审，将图纸中的问题在施工开始前就予以暴露、发觉，对图纸进行校核及改正，进而优化工程设计，减少在施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。
4、运用BIM技术创建工程实体与其周边附属物、建筑等模型，通过对施工过程的模拟，可以提前发现施工过程中的危险区域、施工空间冲突等安全隐患，进而对安全防护方案进行优化，提前制定相应安全措施，从最大程度上排除安全隐患，保障施工人员的人生财产安全，减小损失产生的几率。
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论文作者:徐锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：模型论文; 路基论文; 拱形论文; 挡土墙论文; 图纸论文; 骨架论文; 预应力论文; 《基层建设》2019年第12期论文;