铁路工程地质BIM技术方法研究

1 BIM概述

目前，多个国家和地区已陆续发布了BIM国家、行业及企业级标准。并将设计理念拓展为全专业的三维设计[1-2]。BIM技术具有数字化、可视化、多维化、协同性等特点[3]。利用BIM技术可以有效整合各方信息化的需求，构建一个统一、协同的信息环境。BIM技术贯穿于规划、勘察、设计、施工、运营、维护的全寿命周期，成为勘察设计企业转型升级的重要手段之一[4]。近些年，铁路工程(尤其是重要工程)越来越多地采用了BIM技术，这已经形成一种趋势。

国内建筑、公路、铁路行业BIM技术所采用的软件主要为：欧特克(Autodesk)的Revit/Civil3D、达索的CATIA、奔特力(Bentley)的Microstation以及在其基础上形成的PowerCivil及AECOsim Building Designer。

2 地质BIM三维建模

BIM技术在工程地质勘察中的应用可分解为勘察资料整合、多源数据分析以及三维地质信息建模。工程地质勘察过程中，原始资料主要为区域地质资料、矿产资料、水文资料等地质信息，以及后续开展的工程地质调绘、地质勘探、工程物探、原位试验、土工试验等勘察信息。这些信息种类多样、形式各异，可利用BIM技术将其合理分类并有机整合，使地质数据能够有序地向下传递。基于BIM技术所提供的数据信息平台，可以有效提高工程地质信息整合工作的效率和质量，其统一的数据存储格式也为基于BIM技术的三维地质建模提供了基础信息。

自20世纪70年代开始，经过几十年的积累与完善，国外的三维地质建模软件在稳定性及功能方面都有了较大的发展。这些软件主要涉及到地质基础信息处理、地震勘探分析、地质三维建模、矿山三维建模、矿产评估、矿产管理、模型处理、生产流程管理等领域。国内的三维地质建模研究始于20世纪80年代末。随后，国内学者在多个领域对三维地质建模技术进行了大量的探索与研究。目前，市场上已有的三维建模软件主要应用于矿山地质以及石油地质等方向[9]，在轨道交通和公路、铁路等线性工程方面应用较少。

3 铁路工程地质BIM技术现状

3.1 铁路BIM标准

中国铁路BIM联盟成立于2013年。随后，联盟开展了站前、站后多个专业BIM 标准体系的研究，初步建立了铁路BIM 标准体系框架，编制发布了《铁路工程实体分解指南》、《铁路工程信息模型分类和编码标准》、《铁路工程信息模型数据存储标准》等多项铁路BIM技术标准[10-12]，为BIM底层平台的搭建提供了标准保障。目前，正在多个铁路项目上开展试点应用及标准验证工作。

在工程地质标准体系方面，中国铁路BIM联盟并未形成统一的标准，仅在《铁路工程信息模型分类和编码标准》中对岩层分类进行了定义[13]。

3.2 铁路工程地质BIM技术

铁路工程具有线路长、工点多、分布范围广、参与单位多、投资大、质量要求高、安全风险大等特点，任何的细节失误都会造成巨大的损失。BIM技术的数字化、多维化，以及多专业、多单位的协同化工作等特点，可贯穿铁路工程的全寿命周期。

多专业协同设计能实现不同阶段专业间的无缝衔接，达到信息最大程度的共享[14-15]，减少施工阶段由于设计变更而造成的浪费。此外，还能提高工程管理能力，使工程管理更加精细化，决策更加科学化。

(1)专业设计

铁路设计过程中涉及的专业有线路、站场、地质、路基、桥梁、隧道等二十几个专业，各专业分工非常精细，专业间通过设计协同平台进行统一管理和运作。目前，大部分BIM技术应用仍处于利用已完成的二维图件进行翻模的状态，还未形成流畅的正向设计流程。因此，适合铁路工程协同设计的BIM技术流程及工作流程还有大量的工作要做。

在智能铁路构件化设计中，很难将建筑BIM的方法直接套用(尤其是路基、地质专业等与地形面密切相关的专业)。因此，有必要研究这些构件的构成方法，并利用软件开发出适用于这些专业的相关参数化构件，形成一套铁路专用的构件化设计方法。

(2)专业协同

铁路工程勘察设计中，地质专业是最基础的专业，工程地质勘察对铁路选线以及专业工程设置都起着决定性的作用。此外，地质专业还承担着为各个专业提供地质资料的任务。

勘察设计的相关专业(如桥梁专业)可通过协同平台，从地质模型中快速提取桥墩位置的地质信息及相应的地质参数，并进行专业结构计算，从而实现专业构件的快速设计。

文章来源：《地质与勘探》 网址: http://www.dzyktzz.cn/qikandaodu/2020/1119/448.html