基于BIM技術的施工信息化管理在隧道工程中的應用

徐沛龍

商丘工學院 河南 商丘 476000

BIM，也就是建筑信息模型，它是一種通過數字仿真技術來整合項目建設全過程信息的三維數據模型，具有信息關聯性、完備性、一致性和可視化等特點，建設方可以利用這一技術手段，來實現對隧道工程項目的全過程信息化管理。作為建筑、機械等多個行業中的熱門技術，BIM技術在我國目前仍處在初級發展階段[1]。工程實踐證明，將 BIM技術應用于隧道工程施工，能夠使隧道工程施工過程中信息共享，優化隧道工程的生產模式與設計理念，提高隧道工程施工品質，確保工程的正常運行，對加快工程進度、降低工程造價具有重要意義。

1 BIM技術應用原理

BIM技術指的是立體化的三維數字建筑信息模型，在使用 BIM技術的時候，應該以充分地收集工程所需要的各類信息、數據為基礎，實現構建工程建筑結構、設施、構件等的三維立體模型，并對相應的數據信息進行模擬，并以數字模式進行展示，以有效地幫助工程的保質、高效地推進。使用 BIM技術所收集到的建設工程數據之間具有一定的關聯性，有關工作人員可以在任何時候，都可以對所收集到的關聯信息進行訪問并進行使用，從而可以對項目的真實狀況進行一個數據模型的仿真，從而將項目的各種顯著特征直接展現到了三維模型之中。

其實施原則為：有關人員將項目所需要的各種關聯信息錄入到 BIM軟件中，通過軟件的數字化功能，對信息進行有序的歸類、整合和分析，從而仿真出與項目實際相符的三維立體模型。此外，建設項目的設計人員可以把項目的施工工藝、工藝和材料等數據錄入到 BIM軟件中，并根據項目的執行情況建立模型，從而達到項目的方案設計和成本預算控制等目的。在隧道項目開始正式實施之前，利用 BIM技術對其進行信息建模，可以使工程設計的精度和效率得到很大提高，將其科學地運用到項目的執行過程中，從而確保項目設計和建設的質量[2]。

2 基于BIM技術的施工信息化管理在隧道工程中的作用

由于受到設計和施工技術的限制，一般情況下，在隧道工程中大多采用了平面二維的出圖方法。方案設計人員必須根據自己所擁有的知識和經驗，將工程的三維結構和思想，以平面二維的形式表現出來，這就對技術人員的專業水平和經驗積累提出了很高的要求，其繁瑣的流程也加大了實現的困難。隨著我國公路交通網的逐步完善，我國公路隧道施工規模也在不斷擴大。在面對復雜環境下的隧道工程設計施工時，因為工程場地大多處于地質條件多變、地形地貌崎嶇復雜的地區，如果仍然采用平面二維施工設計方法，那么就不能真正做到對所涉及的因素進行綜合考慮，很容易因為理解偏差而給后續的執行帶來困難。這就造成了在施工過程中存在諸多的問題，從而影響了施工的質量[3]。

BIM技術具有可視化，易于操作協調，建模精確等特點；將數據關聯一致等技術優點運用到項目中，可以幫助參與人員在模型構建、設計深化等方面進行分析研究，從而可以有效地提高項目設計的模擬程度和精度，從而保障了項目建設的速度和質量，因此它具備了很強的實用性和廣闊的應用前景。

3 基于BIM技術的施工信息化管理在隧道工程中的應用

3.1 工程前期階段的應用

（1）工程測量。資料信息是進行隧道建設最基本的要求，所以需要以 BIM技術為依據，以完備的實測資料為依據，確保仿真工作的順利開展。具體而言，需要做好如下工作：在開展各類高效的仿真工作前，必須要將各類有用的數據信息加以完善，因此，要對全部的信息進行高效地度量和計算，這樣，在后續的仿真工作中，就可以將這些數據充分地應用到建筑仿真的構造工作中去；因此，要在整個隧道建設的進程中，對各類有用的信息展開測量，并對橫向、縱向、施工隧道的各個技術參數和數據展開測量，從而使數據的尺寸、數量等都能得到充分地、高效地搜集，并對這些數據進行復查和登記，為后續的仿真和數值分析打下了堅實的基礎。

（2）BIM模型構建。BIM技術軟件系統的建模功能在隧道工程中的運用，能夠將工程數據清楚地展現出來，因此，在建立隧道工程模型時，應該對各種影響因素進行全面的分析。隧道工程相對于普通的建筑項目而言，其通常需要較長的施工里程，而在這樣長的施工時間間隔中，其施工過程中的環境因素將會對其產生較大的影響。在這種情況下， BIM建模的數目也相應地增加，而比較復雜的施工環境也給隧道工程 BIM三維建模的建立帶來了一定的困難。

在對與公路隧道工程有關的有關的數據進行全面的收集、整理和統計的過程中，還應該對隧道工程中的各個方面的影響因素進行全面的考慮，以便對工程的信息進行全面的展示，提高模型的精度。除此之外，在構造隧道項目 BIM模型的過程中，還要與項目的具體情況相聯系，對可能產生的影響因素進行全面地分析，并將對隧道項目的建模數據進行適當地輸入，從而提高了模型的全面性和精確性。

（3）場地優化。在隧道工程中，由于施工現場的工作環境及地質情況的變化，給工程勘察、設計和施工帶來了很大的困難，需要利用先進的技術來提高施工質量。將 BIM技術運用到隧道工程中，與之前的環境勘查數據相結合，將BIM軟件系統和BIM技術相結合，模擬隧道施工環境，從而使得隧道的不同位置可以進行全面的模擬。并對已有的定位環境進行了統一的縫合和集成，以仿真和構造出整體的隧道工程建設環境。利用對隧道項目的仿真，參與者可以更加完整和系統地了解到項目現場的工作環境，并根據所提供的環境資料來進行分析，從而讓管理者能夠更加科學地把握項目現場的真實優勢和不足。利用可視化 BIM軟件，可以及時發現施工環境中暴露出來的缺陷，并對其進行分析并制定出施工現場改進方案，從而達到優化施工場地的目的。

3.2 工程進度管理中的應用

（1）場站臨建優化布置。根據本工程臨建施工計劃，結合本工程的隧道出口和車站的實際布局，利用 BIM技術構建的三維模型和搭建的各類臨建設備，進行可視化的交流和討論，合理的布局和優化施工現場，選出最好的臨建方案。同時，減少各個站點間的相互影響，改善過去施工現場出現的材料站點雜亂問題，進而提升施工工作效率。

（2）圖紙問題校核及碰撞檢查。以 BIM技術為基礎，按照規格和圖紙建立3D模型，對設計圖中比較復雜的部分進行檢驗，并制作出檢驗報告，便于項目部與設計者進行交流，對項目進行變更，對項目進行合理的調整，以防止進度延遲和質量返工。

（3）優化施工方案。通常情況下，隧道工程的施工方案，都是以工程師的經驗為基礎，或是與網絡上其它隧道的施工方案相結合來制定的，但是，要想有針對性地編寫出適合本項目的施工方案，也不能精確地判斷出這是不是一個最佳的方案，更不能精確地預測和預防在施工過程中會發生的問題。利用 BIM技術進行建模，可以在虛擬的場景中，對施工方案展開可行性分析，進而對施工方案進行優化，具有針對性和可操作性，可以加速隧道工程的施工進度。

（4）可視化交底，提升施工人員的能力。BIM技術可以將建筑物的模型以3D的方式呈現在人們的面前，即便是那些沒有專業知識的人，也可以在視覺上看到隧道的構造。在3D技術交底中使用 BIM技術，對復雜部件的工藝步驟采用施工動畫來進行交底，這一方法已經將以往依靠施工人員的空間想象力來實現對工藝流程的了解轉變為一種更直接、清晰的方式；被交底人員可以更快地對施工技術進行熟悉，并進行合規性的操作，大大提高了施工人員的施工水平，從而加速了施工進度。

3.3 施工質量管理中的應用

（1）借助BIM技術建立協同管理平臺。在施工過程中，施工過程中最重要的環節就是施工過程中的質量控制。將 BIM技術運用到隧道工程施工中，建立一個具有工程管理功能的專業協作管理平臺，幫助項目管理者更好地進行工程質量管理工作。將科學的管理措施輸入到 BIM系統專屬協同管理平臺中，通過平臺軟件提高工程管理的規范化和整合能力，實現多項管理工作的聯動融合。

與此同時，利用之前已經構建好的隧道工程 BIM模型，將其與安全管理實施要點相結合，強化對工程重點、難點工序的重視程度，利用科學的管理，可以及時地將工程中潛在的安全問題找出來。將專屬協作管理平臺與網絡技術有機地融合起來，如果在實際的項目中出現了一些問題，那么就可以利用網絡的移動終端，將這些問題反饋到專屬協作管理平臺上。這樣，就可以對該項目進行科學的整合和分析，幫助隧道項目的管理者對項目的進度和出現的問題有一個更好的了解，并能對項目的進度和出現的問題進行及時的修正和改進，從而能夠迅速地解決這些問題。

（2）通過BIM技術模擬實際工況。在隧道工程的實際施工中，由于工程的真實情況往往與設計的施工計劃存在差異，因此，技術人員應當根據隧道的真實施工情況進行動態仿真；針對不同的關鍵階段和建筑工藝，執行仿真。要認真做好生產過程中的監管和監控工作，對生產過程中出現的問題進行及時的檢查和分析。對每一項施工的重要步驟進行檢驗，提高施工材料的使用率，對人工機械的裝備、工具和建筑材料進行科學的配置，幫助項目經理對隧道項目的實際工況有一個更全面的認識，然后實施完整的施工計劃。

3.4 工程成本管理中的應用

利用 BIM模型，能夠對建筑圖紙進行進一步的校核，計算機能夠快速、準確地根據構件來計算工程量，進而能夠編制出更加精確的項目預算等；便于工程建設階段的造價控制。由于隧道地質條件復雜，施工工序多，施工過程持續；由于施工周期較長，所需的資源較多，很可能會引起資源的不合理分配，出現“窩工”、“停工”的現象，從而使工程造價提高；這就對現場的組織與管理提出了很高的要求。利用 BIM技術進行施工計劃優化，可以實現對資源的合理配置，對施工組織進行最優編制，從而達到加速建設的目的，同時也可以降低因施工而造成的浪費。在項目建設中，由于設計變更、價格調整等原因而引起造價變動，這時造價數據的更新往往不夠及時，不夠準確，使得造價控制喪失了依據。在發生工程變更的時候，只需要對BIM模型進行相應的調整，就能迅速地對變更的工程量增加和減少進行統計，既快又準。

4 基于BIM技術的信息化管理中存在的問題和建議

4.1 問題分析

BIM技術在隧道工程中的應用，既有其優點，也有其不足。首先， BIM軟件體系存在較多的缺陷，缺乏專業的 BIM技術人員，以及與 BIM相關的軟硬件投資較少；BIM技術在我國的應用受到了很大的制約，如知識產權保護薄弱，相關法律法規不健全，經濟效益不高等。與此同時，一些設計人員思維僵化，設計方法落后，政府的宣傳力度不夠；此外，由于企業的目光短淺以及其他一些主觀原因，也阻礙了 BIM技術的發展[4]。

另外，在運用BIM建模技術的過程中，要建立起一個互相協作的基礎，從建模到繪圖，再到施工仿真的各個軟件都要互相協作。如果沒有統一的標準與平臺，BIM模型之間的信息交流就會變得困難，其優勢也就不復存在了。發達國家很久以前就制定了適合自己的 BIM施工產業的標準，但是中國的施工產業還沒有形成一個統一的制度，而且 BIM施工技術引入的時間還很短，這就造成了專業技術人員的短缺；中國 BIM技術的發展面臨著巨大的挑戰，導致我國 BIM技術的發展面臨著巨大的挑戰，一些技術標準對 BIM技術的借鑒和借鑒作用不大，導致我國 BIM技術的發展面臨著巨大挑戰[5]。

4.2 優化建議

在隧道工程建設中應用BIM技術時，會遇到一些特殊的困難和障礙。因此，要將隧道 BIM國家標準體系構建好，并讓整個項目分階段的各個參與方進行協調合作，才能將 BIM技術的優勢充分地發揮出來。BIM技術的應用，需要在設計單位、施工單位、運營單位等各個專門的軟件中進行信息交流，而這些軟件都是由各個廠商提供的，沒有一個統一的規范，就難以保證數據的流暢流通。這必然會影響到 BIM技術在整個壽命中的作用。我們應該在借鑒和借鑒國際先進標準和理念的基礎上，堅持以引進、消化吸收和創新的方式來提高 BIM在國內的應用水平。

要實現 BIM技術在實際中的運用，就必須增加對 BIM技術的投資，保證硬件設備與計算需求相適應，采用成熟的、具有完整功能的軟件，并引入與 BIM相關的顧問服務。選拔出最好的人才，組成一個 BIM技術攻堅團隊，并對這個團隊進行針對性的培訓，建立一支懂服務、懂概念、懂技術的專業復合型人才隊伍，提高他們的綜合能力。目前，隧道工程的規模普遍較大，需要以小組的方式來實現，因此，管理人員更應該對員工進行合理的分配，并加強員工之間的配合。

5 結語

綜上所述，隨著信息技術的持續進步與發展， 基于BIM技術的信息化管理在隧道建設中所起到的作用也越來越大，特別是利用該技術，能夠對施工過程展開高效的仿真與計算，從而能夠對施工中所存在的各類不穩定的因素進行有效的改進。因此，為了更好地推動 BIM施工綜合管理平臺在隧道施工中的運用，必須要持續改進數據的收集、利用、計算、模擬、管理等工作，將技術的優勢與隧道工程相融合，提高整體施工進度和效率，確保隧道工程整體建設質量。