BIM技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用及前景

王麗娟 唐小強(qiáng)

作為一種新的理念，BIM技術(shù)可以解決各種類型的建設(shè)項(xiàng)目問(wèn)題。但是，不同于民用與工用建筑工程，隧道工程有其特有的特點(diǎn)，從而導(dǎo)致建筑BIM標(biāo)準(zhǔn)不再適用于隧道工程[1]。因此，民用與工業(yè)建筑的BIM技術(shù)路線不能直接用于隧道工程中。BIM技術(shù)在中國(guó)隧道工程中的應(yīng)用主要集中在碰撞檢測(cè)階段和可行性設(shè)計(jì)階段，目前在中國(guó)隧道工程行業(yè)的應(yīng)用還在起步階段，并正在逐步向地鐵、山嶺隧道、與市政隧道的建設(shè)中擴(kuò)展。隨著整個(gè)社會(huì)對(duì)信息化、環(huán)保化要求的逐步提高，BIM技術(shù)與隧道工程相結(jié)合將是必然。

1　存在的問(wèn)題

1.1　標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題

BIM技術(shù)的應(yīng)用需要各軟件的相互協(xié)同，需要將制圖、建模、施工模擬等軟件進(jìn)行相互融合。如果沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與平臺(tái)，將使得數(shù)據(jù)交換難以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)將無(wú)法體現(xiàn)BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

1.2　軟件平臺(tái)問(wèn)題

現(xiàn)階段，我國(guó)主要采用的是國(guó)外的BIM軟件，本土化的程度相對(duì)較低，并且未考慮本國(guó)的規(guī)范要求、使用習(xí)慣、地形條件等，在與其他軟件相互配合時(shí)則需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。對(duì)于隧道而言，一方面由于地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道的跨度大，目前使用的地質(zhì)軟件對(duì)于建立相應(yīng)的模型難度較大；另一方面，BIM設(shè)計(jì)軟件和目前使用的地質(zhì)軟件尚存在許多不兼容問(wèn)題，從而只能借助制造業(yè)軟件或者建筑BIM設(shè)計(jì)軟件，這將導(dǎo)致BIM軟件的應(yīng)用平臺(tái)不統(tǒng)一，從而導(dǎo)致模型的數(shù)據(jù)交流比較困難[2]。

1.3　項(xiàng)目管理模式

目前，BIM技術(shù)在中國(guó)隧道工程中的應(yīng)用基本存在于特殊項(xiàng)目中，而針對(duì)一般的隧道工程項(xiàng)目，BIM技術(shù)尚處于設(shè)計(jì)階段。通過(guò)研究可知，BIM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)更依賴于施工方的應(yīng)用[3]。

1.4　與GIS結(jié)合

多數(shù)隧道工程都地處山嶺中，地形千變?nèi)f化，地質(zhì)條件復(fù)雜，使得地質(zhì)模型的建立難度較大。如若能將GIS技術(shù)與BIM技術(shù)結(jié)合使用，對(duì)現(xiàn)有的GIS地理數(shù)據(jù)進(jìn)行BIM軟件模型分析，可大大簡(jiǎn)化建模與分析的過(guò)程[4]。

1.5　地質(zhì)問(wèn)題

針對(duì)地質(zhì)模型龐大的山嶺隧道，復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造往往比較復(fù)雜，常規(guī)的BIM設(shè)計(jì)軟件則很難建立精確的模型，然而現(xiàn)有的BIM軟件與專業(yè)的地質(zhì)軟件并不能做到有效兼容，從而造成了地質(zhì)模型放入整合系統(tǒng)后無(wú)法編輯，以及與隧道結(jié)構(gòu)模型不能做布爾運(yùn)算等問(wèn)題。

2　解決對(duì)策

針對(duì)上文所提到的隧道BIM技術(shù)應(yīng)用存在的各種問(wèn)題，在這里也列出了目前BIM技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用障礙的解決對(duì)策。

2.1　建立針對(duì)于隧道工程項(xiàng)目的BIM標(biāo)準(zhǔn)體系

BIM標(biāo)準(zhǔn)框架體系既包括信息技術(shù)自身的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也包括了針對(duì)企業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。目前，在鐵路領(lǐng)域，中國(guó)鐵路工程總公司在BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究上，已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展。

2.2　加快隧道工程BIM應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)

目前的隧道建模平臺(tái)、地質(zhì)建模平臺(tái)和GIS平臺(tái)都不太成熟。只有通過(guò)結(jié)合BIM軟件與我國(guó)的BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、隧道工程規(guī)范，BIM技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用才能最終落到實(shí)地。

2.3　改變管理模式

IPD管理模式目前是能夠最大化地實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的最理想的項(xiàng)目管理模式，其一體化團(tuán)隊(duì)協(xié)作的模式克服了傳統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目管理模式項(xiàng)目各參與方處于對(duì)立位置的不利局面。

2.4　積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，采用引進(jìn)、吸收再創(chuàng)造的方法提高我國(guó)BIM技術(shù)的發(fā)展

從當(dāng)前的形勢(shì)和行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)可以看出，BIM技術(shù)的熱潮從建筑業(yè)蔓延到基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)，經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，隧道工程BIM應(yīng)用取得了一定的成果。但是，當(dāng)前隧道工程BIM應(yīng)用還處于初級(jí)的階段，多數(shù)還屬于單點(diǎn)應(yīng)用，而且應(yīng)用多局限于設(shè)計(jì)階段使用，在施工和運(yùn)營(yíng)方面的應(yīng)用較少。因此，為了更進(jìn)一步加快隧道工程BIM技術(shù)發(fā)展，應(yīng)該從加緊制定隧道工程BIM標(biāo)準(zhǔn)體系、加快應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)、改變管理模式等方面為隧道BIM發(fā)展掃清障礙，加快隧道工程工業(yè)化和信息化發(fā)展。

[1]Pilakoutas K，Neocleous K，Guadagnini.Design philosophy issues of fiber reinforced polymer reinforced concrete structures[J].Journal of Composites for Construction，ASCE，2002，6（3）：154～161.

[2]戴林發(fā)寶.隧道工程BIM應(yīng)用現(xiàn)狀與存在問(wèn)題綜述[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2015，59（10）：99～103.

[3]許俊青，陸惠民.基于BIM的建筑供應(yīng)鏈信息流模型的應(yīng)用研究[J].工程管理學(xué)報(bào)，2011，25（2）：138～142.

[4]Yichuan Deng，Jack C.P.Cheng，Chimay Anumba.Mapping between BIM and 3D GIS in different levels of detail using schema mediation and instance comparison[J].Automation in Construction，2016（67）：1～21.