隧道BIM技術應用與現(xiàn)狀分析

趙連平

(山西工程職業(yè)學院，山西 太原 030009)

0 前 言

眾所周知，鐵路施工的一個重難點就是隧道建設，隨著我國經濟的快速發(fā)展，鐵路、高速公路建設如火如荼開展，但從目前來看，鐵路隧道施工的安全性、質量與水平都有待提升。BIM技術在鐵路隧道建設中的應用，通過立體數(shù)字信息技術進行施工管理，利用5D模式實現(xiàn)隧道施工不同環(huán)節(jié)之間的協(xié)調運作，進而大大提升施工效率與水平。

1 BIM技術在隧道工程建設中的應用現(xiàn)狀

1.1 BIM技術在鐵路隧道工程建設中的應用現(xiàn)狀

1)用于調控投資?！吨虚L期鐵路網規(guī)劃》中明文指出：“到2020年，鐵路營業(yè)歷程應超過12萬km?！苯陙?，我國鐵路建設年均投入預算都在6 000億元以上，就一條中型客專鐵路項目投資就在500億元以上。而BIM技術在鐵路建設中的應用，發(fā)揮了很大的投資調控作用。

2)充分保證了專業(yè)的協(xié)同性。一直以來，鐵路建設過程中，涉及到大量專業(yè)的知識，需要隧道、路基、測繪、牽引供電與變電、信息化、機械、車輛、給排水、接觸網、建筑、電力、供暖等幾十個專業(yè)的共同協(xié)作才能完成。而BIM技術的應用，能在很大程度上確保不同專業(yè)之間、專業(yè)內部的協(xié)作性。

3)有效控制鐵路工程工期。一般來說，一個鐵路項目建設的時間在4～9年，甚至有一些工程建設周期在10年以上，其次，鐵路工程建設總工期在很大程度上取決于控制工程的工期。而BIM技術的應用，能夠對工程總工期的預估和控制產生較大的影響。

4)能有效提升施工的安全性。鐵路建設工程，尤其是隧道工程施工技術復雜、介質復雜性強、操作難度系數(shù)大，且存在很多不可預測的風險因素。BIM技術的應用，有利于提高工程施工階段的安全管理工作效率與水平，進而保證工程施工的安全性。

從鐵路建設工程特征以及BIM技術應用的實際情況來看，BIM技術在鐵路建設行業(yè)中的應用，有利于降低項目建設成本，節(jié)約能源資源，其次，有利于提高多單位項目、多專業(yè)項目信息的統(tǒng)一性、一致性，在保證施工質量的前提下，縮短工程建設周期，促進我國鐵路建設行業(yè)又好又快發(fā)展。

1.2 BIM技術在鐵路隧道工程中的應用特征

1)傳統(tǒng)的隧道工程建設過程中，涉及設計、施工以及總承包商的情況非常少，不同參建方無法實現(xiàn)信息的無縫銜接和溝通。因此，構建統(tǒng)一、完善的編碼體系能夠夯實信息交換基礎，至關重要。

2)基于線上與線下工程不同特征的基礎之上，應采用不同的軟件平臺進行設計，設計與施工都需要兼容不同的設計模型，因此，需要不同的平臺之間進行協(xié)同，并結合實際情況轉換格式。

3)鐵路建設中，BIM技術的內涵還包括GIS內容，涉及到三維地質信息、三維地理信息以及隧道結果等諸多三維立體模型，所以，在設計過程中，需要將更多的信息傳遞、流通至施工階段，那么就需要制定完善的規(guī)范、制度，突破專業(yè)和階段的信息壁壘。

4)隧道工程施工需要監(jiān)控量測、超前地質預報等諸多系統(tǒng)的支撐，這對施工質量、施工的安全性提出了更高的要求，施工團隊可以借助BIM技術來對各種安全質量管理平臺進行有效的集成，實現(xiàn)各種可視化管理信息的集中統(tǒng)一。

經過上述分析，不難發(fā)現(xiàn)，BIM技術在隧道工程建設中的應用，應存在以下特征：數(shù)字化、全過程、可視化、協(xié)調性、多維性和操作性強。

2 BIM技術在隧道施工管理中的具體應用

2.1 隧道工程建設中的5D施工管理

在開展隧道工程建設過程中，可以將工程施工方案、進度計劃等導入BIM施工管理平臺中，基于此制作隧道三維立體可視化施工模型，并實現(xiàn)模型與工程進度計劃的緊密關聯(lián)，進而建立完善的5D施工模型，如此不僅能實現(xiàn)對施工情況的可視化需求，還能實時掌握施工進度狀況，基于隧道實際情況，開展動態(tài)施工管理。

其次，還可以利用隧道BIM施工管理平臺來模擬隧道工程建設過程中的核心環(huán)節(jié)和施工手段，將施工方案生成視頻、動畫等形式，從而能夠直觀、形象地分析施工方案、施工計劃，并基于此，選出優(yōu)質、高效的最佳施工方案，確保隧道工程建設順利完成。

2.2 實現(xiàn)隧道工程施工交底工作的可視化

高質量的工程交底工作是確保隧道工程施工順利、有效開展的基礎和前提，通過隧道BIM施工管理平臺能實現(xiàn)交底工作可視化。

具體來說，利用平臺，把BIM模型和施工有關信息交付給工程技術團隊，并針對施工信息建立數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫內應包括全部數(shù)據(jù)資料，在后續(xù)施工階段，技術人員選擇任一項施工材料，平臺就能夠顯示該施工材料的廠家、規(guī)格、圖紙等全部數(shù)據(jù)資料。如此一來，大大提升交底工作效率與質量的同時，還能提升施工單位工作效率與水平，確保施工順利開展。相比傳統(tǒng)交底方式，在開展交底工作時，運用BIM技術，能有效防止出現(xiàn)各種紕漏，還能保證施工技術人員在短時間內掌握各種施工要求。

2.3 實現(xiàn)對隧道工程施工的動態(tài)管理

在隧道BIM施工管理平臺中，對施工進度情況利用不同顏色進行標識，具體包括建設結束、建設施工中和未建設三種類型，工作人員也可以進行自定義標識，如，分為延期完工、按期完工等。由此可見，在隧道工程施工過程中，利用BIM施工管理平臺，可以直觀、具體地掌握隧道工程的施工進展情況。

其次，隧道BIM施工管理平臺還具有醒目提醒功能，針對施工完成不到90%的工程項目設置為醒目提醒，如此有利于工程管理人員系統(tǒng)、全面地掌握工程的各項施工動態(tài)，高度關注那些施工進度落后的項目，并有針對性地予以重點管理，進而大大提升隧道BIM施工效率與水平。另外，隧道BIM施工管理平臺還具有自定義編輯和上傳圖片的功能，因此，在施工階段，工作人員可以錄制施工全過程，將圖片、視頻上傳到不同施工階段、施工環(huán)節(jié)中，管理人員在開展管理工作時，只需點擊某環(huán)節(jié)的圖片或視頻，就可以全面了解當時實際施工情況，進而做出準確、客觀的判斷。

2.4 隧道施工的安全評估工作

眾所周知，隨著我國建筑工程技術的不斷提升，對隧道施工的安全管理、評估工作又提出了更高的要求?；诎踩L險評估層面，隧道BIM施工管理平臺的智能化、自動化水平非常高，把具體的施工情況上傳到該平臺以后，平臺能夠針對當?shù)氐乃?、地質等自然條件進行自動識別，并智能判斷出該工程所在地的風險因素，并給予其具體的風險等級標記。

其次，隧道BIM施工管理平臺還可以將整體、系統(tǒng)風險細化到每個施工環(huán)節(jié)內，針對不同環(huán)節(jié)，標記它們的風險情況，從而對施工環(huán)節(jié)提出有針對性的指導。基于安全風險預警層面，由于隧道BIM施工管理平臺能實現(xiàn)動態(tài)化管理，所以能實時、動態(tài)地評估風險情況，如果風險數(shù)據(jù)超出正常范圍，平臺會在第一時間內提出安全風險預警，并在工程圖中具體標記危險區(qū)域和環(huán)節(jié)。值得一提的是，在隧道工程施工過程中，日常安全管理工作至關重要，而BIM技術能夠在日常工作中，實現(xiàn)對安全隱患的可視化管理，及時查找、定位安全隱患，并制定行之有效的對策加以解決，進而有效保證隧道工程施工的安全性、有效性，實現(xiàn)全面、可持續(xù)發(fā)展。

2.5 對隧道施工質量的監(jiān)控

通過隧道BIM施工管理平臺，能加強工程施工與技術質量要求的關聯(lián)性，在開展施工檢測工作時，該平臺能夠將質檢結果自動在工程項目中進行標識，一共有檢測不合格、檢測合格與未檢測三種形式，從而能夠全面、直觀掌握各個區(qū)域間施工質量，從而不斷提升隧道建設質量管理工作水平。其次，工作人員可以利用隧道BIM施工管理平臺來全面展示施工材料信息，隨便點擊其中一項材料，就可以獲取該材料的合格證、質量標準、各項參數(shù)資料，進而能夠突破時空的限制，隨時查詢施工材料質量相關問題。

3 隧道BIM施工管理平臺相關闡述

我們可以通過隧道BIM施工管理平臺形象、直觀了解隧道工程施工管理全過程，該平臺基于三維數(shù)字信息技術基礎之上，實現(xiàn)對整個隧道工程全覆蓋，涉及施工諸多環(huán)節(jié)及其影響要素，并構建隧道工程三維立體化數(shù)字模型，并把整體施工項目情況反饋至三維立體模型之中，讓工作人員能夠隨時隨地查詢、瀏覽、下載、上傳各項施工信息數(shù)據(jù)，其現(xiàn)實意義與價值非常高。新形勢下，基于“互聯(lián)網+”技術的隧道BIM施工管理平臺在整個施工過程中得到有效運用，工作人員可以利用電腦、手機來隨時隨地管理和研究工程建設工作，隨時隨地查閱模型及技術質量信息數(shù)據(jù)，并且可實時上傳自己現(xiàn)場拍攝的施工現(xiàn)場圖，加強與有關構件的關聯(lián)性。

其次，隧道BIM施工管理平臺具備信息數(shù)據(jù)的快速儲存與讀取功能，還能提升數(shù)據(jù)的協(xié)調性，實現(xiàn)資源共享。在隧道工程建設過程中，利用隧道BIM施工管理平臺，能夠實現(xiàn)對施工數(shù)據(jù)的三維立體化顯示，并形成4D模擬管理系統(tǒng)，實時監(jiān)控隧道工程施工過程中暴露出來的諸多安全隱患，進而全面、高效管理工程施工的各個環(huán)節(jié)。隧道BIM施工管理平臺在隧道工程建設中的應用價值非常高，因為隧道施工涉及大量的施工項目、復雜的施工材料，施工難度系數(shù)非常大，但隧道BIM施工管理平臺可以實現(xiàn)對施工全程的動態(tài)化管理，進而有效保證施工進度和質量，保證施工工作高效、順利完成。

4 結束語

綜上所述，基于我國工程建設行業(yè)發(fā)展實際情況與未來發(fā)展趨勢的實際情況來看，BIM技術是工程建設行業(yè)實現(xiàn)智能化、信息化、工業(yè)化發(fā)展的中堅力量，BIM的熱潮從建筑、電子、機械等行業(yè)逐漸擴大到隧道工程建設中，并取得顯著成效。實踐證明，BIM技術能夠有效提升隧道的設計與施工效率與質量。但是，仍存在諸多問題，需要社會各界、不同行業(yè)共同協(xié)作解決，從而不斷加快隧道工程智能化、信息化以及工業(yè)化發(fā)展步伐。

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