BIM技術在公路隧道工程設計中的應用分析

高嘉麗

（云南建投基礎工程有限責任公司，云南昆明 665000）

0 前言

BIM技術具體指的是建設工程的一種數字化表達形式，也是一種通過創建項目數據開展全生命周期業務的過程。BIM模型使用的是三維可視化數字模型作為基礎，通過創建模型，來實現管理和技術方面的合理應用，比如進度管理、工藝模擬、成本管理以及材料管理，這樣可以在一定程度上有效提升公路隧道工程的整體質量和管理水平。

1 BIM的技術特點

1.1 可視化

BIM可視化并不只是簡單的幾何圖形可視化。需要結合施工現場的真實數據來形成模型，在城市隧道中的所有數據都需要通過模型來體現出來，比如說所使用到的重量、價格以及材料，這樣可以讓整個隧道工程施工變得更加透明，可視化可以保證相關技術人員能夠比較全面地了解隧道施工工程的相關內容，從而為之后的工作奠定基礎[1]。

1.2 優化性

城市隧道的整個工程是十分復雜的，具有一定系統性，往往會涉及很多方面的內容，數據量和信息都十分繁雜，特別是還需要考慮到時間、施工人員以及工作進度等。利用BIM技術可以搜集到更多和施工相關的信息，可以將規則信息、幾何信息和物理信息進行整合之后，結合時間來進行施工模擬，為后續的工作提供重要依據[2]。

1.3 協調性

BIM技術所生成的信息都可以共享給項目中的其他人，在模型中可以體現呈現出各種問題，這樣可以和用戶就問題進行溝通。比如，在一些建筑之間的分區、布局以及各種物件的布置往往會出現重疊和沖突，使用BIM技術可以進行有效處理。在公路隧道實際施工過程中合理使用BIM技術可以有效提升施工的可靠性和安全性[3]。

1.4 模擬性

BIM技術有著較輕的模擬功能，在構建模型這一基礎上，BIM技術可以模擬出公路隧道的布局以及形狀，還可以對相關的場景做詳細模擬，比如說消防模擬、日照模擬、施工模擬、熱能傳導模擬等，這樣可以保證整個項目的進度更加透明、直觀，所模擬出來的場景也更加逼真。這樣可以便于業主和相關工程管理人員詳細掌握工程中的詳細信息，并能夠在一定程度上降低安全事故的發生，提升公路隧道整體施工質量[4]。

1.5 成本核算簡單化

在公路隧道施工中，有很多環節復雜程度較高，涉及大量的信息和數據，也涉及不同部門。利用BIM技術可以有效處理這些信息，通過構建BIM模型可以在材料、時間、分工等方面形成一個完善的數據庫，這些數據都和成本有十分密切的關系，從而形成了工序、空間以及時間之間的維度關系，相關工作人員就可以對其中重要的數據進行協調和抽取。

1.6 可出圖性

在BIM技術中并不再只是簡單的設計2D建筑圖，在BIM技術中結合了整個模型的協調性、可視化，還可以幫助設計者輸出相關的管道圖、碰撞檢查報告以及相關的改進方案，這樣才能更加順利完成工作。此外，合理使用BIM技術可以將工程設計圖更加真實地呈現給業主，這樣可以避免一些溝通上出現的問題。BIM的這些特性可以讓設計工作變得更加簡便，也可以便于設計者和業者之間的溝通，可以對城市隧道項目的進度、成本以及施工這些環節進行合理控制[5]。

2 BIM技術的平臺選擇

現階段BIM技術發展得越來越好，在很多領域都普及了BIM技術。如今比較主流的BIM軟件主要有三家：Dassuit System（達索系統）、Bentley（奔特力）以及Autodesk（歐特克）。對于工程項目來說需要這些軟件來進行支持，利用BIM技術可以協調不同專業之間的工作。所以，相關管理人員就需要確定使用何種BIM設計軟件來開展工作。在一般的BIM設計軟件中，一般包含了很多的內容和功能：①工具層面；②平臺層面。從工具層面來看，BIM軟件需要具備功能結構模塊化以及便捷直觀的特性，在模型圖紙的生成過程中需要具備可視化的要求，這樣可以增強圖紙之間的關聯性。

3 BIM技術在公路隧道施工管理中的應用

3.1 公路隧道主體BIM參數模型的搭建以及工程量分析

在公路隧道工程中合理應用BIM技術，可以得出比較準確的三維坐標數據，在這一基礎上能夠形成三維路徑，并得到一個精確的模型。在精細化模型庫中，每個圖族元中都包含有很多的信息，比如說相關的類型、尺寸、材質、形狀以及其他的相關參數，參數化族庫有助于在不同類型之間做詳細對比以及利用。

3.2 模擬三維地質構造

在公路隧道工程中，相關工作人員需要結合地質勘探的相關資料，充分了解隧道內部的地質形態、隧道周圍的巖石情況，并結合隧道工程內部的地質預報數據信息，這樣可以構建出一個完善的BIM參數模型，在這一模型中應用了信息技術，相關施工人員可以利用這些信息對施工地區的圍巖情況進行充分了解，并在這一基礎上進行詳細記錄和分析，這樣可以有效提升公路隧道施工的整體安全性，并在一定程度上縮短施工工期，從而減少不必要的損失，提升經濟效益。

3.3 BIM設計圖審報告

在公路隧道的實際施工過程中，合理應用BIM技術可以提供一個十分準確的參數模型，并可以對整個施工過程進行模擬。在實際的施工圖審查過程中，流程相對來說是十分簡單的，這主要是對二維施工圖的文件進行審查，其中存在著不少的問題，比如說勘察設計文件無法進行有效共享，在實際的審圖過程中需要借助一些軟件，審核速度是比較慢的。

3.4 建設超、欠挖模型

公路隧道相關施工人員需要結合全斷面掃描儀來對隧道的開挖信息進行測量，并在這一基礎上通過BIM技術來搭建出一個隧道開挖輪廓BIM參數模型。結合相關施工圖紙來建設隧道開挖輪廓BIM模型可以幫助相關施工人員對超挖、欠挖的位置以及相關數據信息進行分析，這樣可以統計出比較準確地超挖、欠挖的工程量，為之后的定額核算提供準確依據。

3.5 建設監控量測以及地質超前預報模型

在進行公路隧道工程的實際施工過程中，相關施工人員需要對隧道內部的收斂以及沉降情況做定期或者不定期監測，并在這一過程中收集相關信息，將這些信息都輸入到BIM信息平臺中，這樣可以對隧道斷面收斂、沉降問題來進行詳細分析，這樣可以得到詳細的公路工程隧道的收斂以及沉降情況，在這一基礎上開展施工預警工作，這樣可以進一步提升公路隧道工程的安全性，從而保障整個工程的質量。

4 BIM技術在公路隧道工程施工中的應用實例

4.1 工程概況

在公路隧道工程的實際施工過程中合理應用BIM技術，本文是以某公路隧道施工作為例進行了詳細分析。在這一實例中，隧道的總體長度為6km，其中所對應區域內的工程支護管樁有1800多個，在實際的施工過程中采用的是邊挖掘邊支護的形式進行施工。

4.2 具體的技術應用

在這一實例中，是按照該工程隧道施工中的技術應用，進行施工技術的處理。具體來說，技術應用如下：首先是進行采用地質勘探技術，相關工作人員需要對整個公路隧道區域內的地質條件進行勘探，并結合實際的施工技術來控制其中的關鍵節點，并對重要技術進行分析。將所有和勘探數據相關的信息都錄入到BIM計算機系統中，利用BIM平臺處理這些信息和數據，從而生成施工區域內的隧道施工模型，可以為之后工程的順利開展打下堅實基礎。其次，結合施工隧道中的相關內容做好技術處理工作是十分重要的，主要是采用土石方挖掘，管狀支護，并進行活土回填，來對其中的技術控制做比較全面的分析。最后，在施工驗收階段合理使用BIM技術對數據來進行分析和對比，從而落實好驗收處理工作，這樣保證了公路隧道施工安全。

5 存在問題分析及應用建議

5.1 問題分析

在施工階段，工作人員利用BIM技術來開展工作依舊存在著很多的問題。這是因為施工階段信息化水平是比較低的，有很多施工人員還是用以往傳統的施工方式來開展工作，對BIM信息化技術缺乏正確認識，這樣就導致相關工作人員在工作中缺乏熱情和積極性，甚至于不愿意使用BIM技術，這樣就進一步增加了工作人員的工作量。所以，相關管理人員就需要對施工人員進行培訓，增強施工人員對BIM技術的了解。現階段BIM應用是很難形成企業大數據的。

5.2 應用建議

針對上文提出的相關問題，就需要結合實際情況采取必要的措施。首先就是構建起一個完善的BIM建模體系。施工企業需要構建隧道項目建模的相關標準，這樣便于企業開展統一管理，并實現后期施工數據的積累，從而為施工企業的決策提供必要的數據支持，提升施工效率。在BIM技術的實際應用方面，相關工作人員首先要重視起對BIM技術的重視，將BIM技術落到實處，這樣可以有效提升施工人員的工作效率，加快項目快速完工。在實際的監測過程中，還可以結合物聯網技術來獲取評估預警，這樣可以實現三維智能化、可視化。

6 結語

綜上所述，在公路隧道工程設計中合理應用BIM技術可以有效提升工作效率，BIM技術在設計、審圖以及多個方面都能發揮出其最大價值，為施工企業節約資源和成本，并提升整個公路隧道工程項目的質量，為后期的施工工作奠定基礎。