隧道BIM技術應用與現狀分析

趙連平

(山西工程職業學院，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，通過立體數字信息技術進行施工管理，利用5D模式實現隧道施工不同環節之間的協調運作，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狀

1.1 BIM技術在鐵路隧道工程建設中的應用現狀

1)用于調控投資。《中長期鐵路網規劃》中明文指出：“到2020年，鐵路營業歷程應超過12萬km。”近年來，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，發揮了很大的投資調控作用。

2)充分保證了專業的協同性。一直以來，鐵路建設過程中，涉及到大量專業的知識，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、供暖等幾十個專業的共同協作才能完成。而BIM技術的應用，能在很大程度上確保不同專業之間、專業內部的協作性。

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中的應用，有利于降低項目建設成本，節約能源資源，其次，有利于提高多單位項目、多專業項目信息的統一性、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又好又快發展。

1.2 BIM技術在鐵路隧道工程中的應用特征

1)傳統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信息的無縫銜接和溝通。因此，構建統一、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范、制度，突破專業和階段的信息壁壘。

4)隧道工程施工需要監控量測、超前地質預報等諸多系統的支撐，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，實現各種可視化管理信息的集中統一。

經過上述分析，不難發現，BIM技術在隧道工程建設中的應用，應存在以下特征：數字化、全過程、可視化、協調性、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，并實現模型與工程進度計劃的緊密關聯，進而建立完善的5D施工模型，如此不僅能實現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節和施工手段，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據庫，數據庫內應包括全部數據資料，在后續施工階段，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、規格、圖紙等全部數據資料。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。相比傳統交底方式，在開展交底工作時，運用BIM技術，能有效防止出現各種紕漏，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 實現對隧道工程施工的動態管理

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、全面地掌握工程的各項施工動態，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、施工環節中，管理人員在開展管理工作時，只需點擊某環節的圖片或視頻，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。基于安全風險評估層面，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，平臺能夠針對當地的水文、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、系統風險細化到每個施工環節內，針對不同環節，標記它們的風險情況，從而對施工環節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動態化管理，所以能實時、動態地評估風險情況，如果風險數據超出正常范圍，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域和環節。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，實現全面、可持續發展。

2.5 對隧道施工質量的監控

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，該平臺基于三維數字信息技術基礎之上，實現對整個隧道工程全覆蓋，涉及施工諸多環節及其影響要素，并構建隧道工程三維立體化數字模型，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據，其現實意義與價值非常高。新形勢下，基于“互聯網+”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據，并且可實時上傳自己現場拍攝的施工現場圖，加強與有關構件的關聯性。

其次，隧道BIM施工管理平臺具備信息數據的快速儲存與讀取功能，還能提升數據的協調性，實現資源共享。在隧道工程建設過程中，利用隧道BIM施工管理平臺，能夠實現對施工數據的三維立體化顯示，并形成4D模擬管理系統，實時監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節。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，施工難度系數非常大，但隧道BIM施工管理平臺可以實現對施工全程的動態化管理，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發展實際情況與未來發展趨勢的實際情況來看，BIM技術是工程建設行業實現智能化、信息化、工業化發展的中堅力量，BIM的熱潮從建筑、電子、機械等行業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、不同行業共同協作解決，從而不斷加快隧道工程智能化、信息化以及工業化發展步伐。

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