BIM技術在鐵路隧道工程施工管理中的應用研究

李新

摘要：BIM技術是從國外引進過來的先進三維模型技術，應用于工程設計建造管理的數據化工具，通過計算機將實際工程與模擬工程結合在一起，更方便及時和直觀得地使設計者看到虛擬的三維效果，可以將設計者的水平發揮到極致，并且對工程的質量和安全方面起著至關重要的作用。本篇文章通過對BIM技術概念的分析，論述了鐵路隧道施工中的工作問題，來探討BIM技術在鐵路隧道工程管理中的具體應用。

關鍵詞：BIM技術;鐵路隧道;工程施工;管理應用

我國的鐵路隧道工程一直是建設項目中的重點工程，在我國交通運輸中有著重要的作用。鐵路的隧道不同于普通公路的隧道，是專供火車行駛的通道，一般修建在山嶺地區，在修建之前要進行山地的具體考察，如開挖隧道是否對當地土壤造成影響從而引起山石的滑坡，因此，在鐵路隧道工程施工過程中存在著一定程度的難度。現階段，我國最長的隧道有6000多米，坐落于成都和昆明的線路之中。隨著經濟和科技的發展，我國在鐵路隧道的施工中加入了很多先進的技術來保障施工過程中的安全性，提高鐵路隧道的質量。BIM技術就是其中的一種，現在已廣泛應用到鐵路隧道的施工過程中。

一、什么是BIM技術

BIM技術是建設工程中的一種新型工具，將建筑信息與三維模型聯系到一起，利用數字化技術，為這個模型提供完整的，與實際情況一致的建筑工程信息庫，主要是以計算機為主體的電腦輔助設計。BIM技術可以完成從建設工程的初始策劃階段到整個工程結束后的維護的全程信息化處理，實現信息的共享和傳遞，使施工階段的技術人員可以根據BIM技術中產生的信息做出準確的判斷。它利用現代科技技術，對模型實現完全的復刻，使建筑在設計階段可以實現實際化的操作，所以BIM技術具有嚴密性的特點，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，從而為建筑工程項目的相關利益方提供了一個工程信息交換和共享的平臺。

二、施工過程中的問題

1、技術方面的問題

因為隧道的特點，所以鐵路隧道大多建在人跡罕至的深山中，這就導致了施工過程中技術操作方面的困難。很容易因為疏忽導致工程的塌方，在開采洞口的過程中由于對當地環境的不了解，也會導致技術選擇上的不準確，浪費人力物力。

2、安全中的問題

由于鐵路隧道大多都是半空作業，而且受當地地理條件和土壤情況的影響，極易發生山體滑坡，導致施工作業中的安全不能被保證。另外，在隧道挖掘的過程中，也可能受土質或者不規范作業的影響導致洞穴塌方，對工作人員造成威脅。

3、成本上的問題

由于在施工過程中存在過多的意外因素，導致相關部門在對施工的成本估算上有著很大的偏差，實際操作中浪費太多的資金，在施工過程中遇到任何風險都可能導致返工或者工程無法再進行下去，在保證質量和安全的前提下如何加強成本方面的管理是有關工作人員應該抓緊研究思考的問題。

三、BIM技術在鐵路隧道工程施工管理中的應用

1、3D掃描技術

①工程的前期設計方面：在工程前期，利用BIM技術的三維模式化優點，通過3D掃描，將施工現場的山體環境與比例關系完全通過計算機顯示出來，相關技術人員對計算機上的等比例三維圖進行工程設計，通過實際的操作來確定工程中可能出現的問題，再根據問題找到解決方法，優化工程設計，降低實際工程操作中可能帶來的風險，減少資金支出，提高鐵路隧道工程施工中的工作效率。

②隧道斷面掃描：帶驅動和內置的低反射激光裝置的全站儀，2級可見激光，表面觀測點最大10mm x 20mm的（距離50米）測角精度：5 sec旋轉速度：最小50 gon / sec.測距精度： 3mm? ?2 ppm測量速度：3次/ sec

通過3D掃描，可快速準確的記錄隧道各斷面情況，并形成數字化存檔信息，大大提高測量人員的工作效率。

③點云分析：通過3D掃描技術，記錄點云數據后進行建模，并與設計模型進行對比分析，能夠直觀的反應隧道超欠挖情況或者成型質量，協助及時發現現場施工中存在的問題，也能夠準確的得出隧道斷面的混凝土方量，為成本控制提供數據支撐。

2、實時跟蹤

由于BIM技術具有可視化的特點，所以可以將此種技術應用到實際的施工過程中。例如可以通過對現場實際工程數據的采集，將現場的實際情況通過BIM技術投放到三維模型中，向工作人員全景式的展示具體操作情況，如果遇到問題，可以先在電腦上進行虛擬操作，查看一下操作的結果，如果對工程存在著質量隱患，就要放棄這種解決辦法，重新尋找措施。這種應用可以有效的對工程中遇到的困難進行處理，減少工程的返工率，提高施工的安全性和可靠性。

3、工程風險問題管理

BIM技術同時可以對當地的地理環境進行分析和勘測，通過對土質和山體的研究，來確定工程過程中可能遇到的風險，對這些風險進行實時報警和分類，通過技術手段將BIM技術與風險來源結合到一起，為隧道中的安全管理和質量控制提供有效的技術指導。

4、優化工程技術

基于BIM技術的優化性能，可以對工程的技術模式進行不間斷的監測和處理。事實上，影響技術的三種主要因素就是信息采集、復雜程度和時間問題，而BIM技術可以合理的對工程中的技術進行選擇性優化，為實際的隧道工程提供了真實有效的信息，包括物理信息和化學信息等。將BIM模型用于施工過程中的巖溶處置、盾構安裝、盾構掘進、地質剖切等關鍵技術的方案分析，提升技術方案溝通效率。另外，BIM技術也可以對施工過程進行辨別，如果過于復雜，就要開發新型技術模式，不影響工程的進度。在時間的管理上，BIM技術也可以發揮其重要的作用。

四、結語

總而言之，對于鐵路隧道工程的管理來說，存在著許多復雜多樣的難點，在引入BIM技術后，具有非常重要的實用價值，有利于提供施工的管理水平，以及可以有效的對工程進行各方面的具體管理，從而在質量、安全和成本等方面對工程進行有效的控制，提高工程的工作效率。

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（作者單位：北京鐵城建設監理有限責任公司）