BIM技术在城市隧道工程中的应用分析

唐 力

(广西桂通工程咨询有限公司，广西 南宁 530028)

0 引言

BIM中文名称是建筑信息模型，它是以数字信息为基础仿真模拟建筑物的所有内部和外部的信息，具有直观性、真实性的特点。但它不是简单的将实体建筑转换成几何模型，还能将建筑物内部的所有构建的材料、价格、重量进行搜集和标识，更重要的是它可以将进度、施工过程等信息通过模型进行展示管理，是一项非常强大的技术。它可为设计师、工程师、管理人员、开发商以及最终用户提供直观的模型分析，简单易懂地将信息呈现到眼前。

1 BIM的技术特点

1.1 可视化

BIM的可视化不止是简单的几何图形的可视化。除了按照真实数据参照一定比例生成的模型外，城市隧道的所有数据都可以在模型中体现，如所用材料、价格、重量等信息，能够让工程施工过程更加透明，同时有利于不同专业角度的技术人员进行总体的工程实施了解，让使用者一目了然。

1.2 协调性

BIM生成的信息可以共享给项目组的其他人，同时在模型中会展示可能出现矛盾的问题促使用户进行协调。如一些建筑之间的布局、建筑之间的分区、各种物件的布置可能出现的冲突重叠等，通过软件都可以进行协调处理；在城市隧道工程实施中，能够在一定程度上提升设计准确性和施工的可靠性。

1.3 优化性

城市隧道本身是一项非常复杂的工程，整个工程会涉及到方方面面，信息繁杂并且数据量大，尤其是项目的施工要考虑人员、进度、时间等因素。BIM模型搜集了建筑的真实信息，将几何信息、物理信息、规则信息进行整合后，还会根据时间、进度模拟展示其后续的发展和进度，当信息不断增加时，很多矛盾和交集已经不能只靠人脑来进行分析，而BIM可以将复杂的信息进行比对后，呈现出矛盾点。比如造价和进度等信息，会直观地呈现，通过不断地调整以及和最终用户的沟通，不断地进行调整优化，从而使项目设计施工达到最优，实现效益最大化。

1.4 模拟性

BIM的模拟功能非常强大。在基础建模的基础上，除了形成3D模拟出隧道的形状、布局外，还可以进行场景的模拟，如日照模拟、人员逃生模拟、消防模拟、热能传导模拟、项目发展进度模拟、施工模拟等，使项目进度更加直观，场景更加逼真。这样能便于工程管理人员和业主单位通过实际场景的模拟来掌握当前的工程开展中存在的一些不足，有效地避免一些隐藏性安全隐患，提升了施工质量的可靠性和安全性。

1.5 可出图性

BIM所出的图不再是简单的2D建筑图，以及一些构建加工的图纸，它结合了整个模型的可视化、协调性、优化性后，还可以帮助设计者输出管道图、综合结构留洞图以及碰撞检查侦错报告和建议改进方案，使BIM可以帮助设计师更加全面地完成工作。同时，也便于将工程设计效果图更加逼真地显示给业主单位，从而减少了沟通上的一些漏洞。

1.6 成本核算简单化

很多项目的复杂度非常高，数据量大，同时涉及到各个部门、人员之间的协调。BIM技术处理这方面信息有很大的优势，比如基于BIM建立的模型在时间、分工、材料等方面会形成强大的关系数据库，这些数据建立了与成本有关的数据，形成了时间、空间、工序维度关系，让项目负责人可以直观地进行数据抽取和协调。

BIM的这些特性使这项技术有很大的优势，也让设计工作更加简便，易于沟通和管理，它的应用是技术的全面提高，优化设计与管理，有益于对城市隧道项目的成本、进度、施工进行有效的控制。

2 BIM在实际项目中的应用

在初步了解了BIM的特性后，使用者要在实际应用中不断地熟练、优化，掌握这项技术。下面对BIM技术在城市隧道工程中的应用进行简要的阐述和分析。

2.1 BIM的应用步骤

2.1.1 数据的采集

对于即将要进行设计的隧道必须实地测量，或者从最终用户那里取得最终的产出建筑的具体数字信息，这是设计的首要条件。

2.1.2 施工图设计

施工单位的设计人员基于所采集到的实地测量信息和设计信息进行BIM建模，此项工作非常重要，而且在此过程中可能会出现一些偏差，如设计与实际环境的差异，以及设计人员理解能力等因素，需要不断地与最终用户和设计单位的设计工程师进行反复沟通确认，建立合理的模型。

2.1.3 模型优化

模型建立后，需要施工单位的设计人员与设计单位、最终用户进行沟通，通过开会的方式，进行全面展示，不断地查缺补漏，优化模型，让三方的意见达成一致，确认最终模型的需求为最后产出物。

2.1.4 BIM平台管理平台建设

此平台的建设不仅是施工人员内部后续施工，进度的把握控制，同时也要将设计单位和最终用户都加入到平台中，便于他们及时查看施工进度，同时可以进行有效的沟通，一旦发现问题可以及时进行调整和处理。

2.2 BIM的数据建模

城市隧道工程具有线性特点，建模时数据繁多、复杂、工作量大，模型的难度相对较高。建立这种模型需要根据实际的地质情况，将工程分成多个地段，需要分配人员在每个地段进行考察测量，根据地段的特点，进行部分建模，当每一个部分的模型建立后再根据线性的特点，将这些模型统一整合，形成完整的模型。

2.3 BIM管理平台的搭建

BIM的可视化特性使BIM能更加直观地向项目相关人员展示项目的进度，所以管理平台的搭建非常重要。要根据隧道的特性建立管理平台，管理平台的构建主要包括三个方面：

2.3.1 应用层

主要针对隧道工程使用的施工材料、施工设备、施工进度、施工质量、造价等资源进行4D建模。

2.3.2 模型层

该层是BIM平台的中间平台，该层承接应用层和数据层，从应用中取得参数配置、施工进度等信息，在模型中配置更多详细的参数，并将此参数传递到数据层中。

2.3.3 数据层

该层主要负责BIM平台中数据的存储和转换，此层从模型层获取到模型数据，可将数据进行转换和存储，同时根据应用层的其他需求，有效地管理和分析数据。

以上三层是BIM管理平台的重要组成部分，当这三个层次建立完成后，再配置好BIM相应的用户管理权限，可以有效地协助管理人员管理，方便各个方面的人员沟通，协调工作。

2.4 BIM管理技术的应用

在城市隧道工程中，BIM的管理技术应用主要包括：

2.4.1 安全管理技术

隧道施工一般需要打通地质内部，建立通道，毕竟在地质内部施工会有很多危险。BIM建模后可以直观地观察到隧道整体的情况，隧道可以分为很多部分，每一部分的数据都有所不同，尤其是一些地质数据。最简单的方式是根据地质数据的不同，将区域进行划分，不同区域标识为不同的颜色，以表示该区域的施工难度和安全系数。施工单位可根据不同区域采取不同的施工手段和对策。施工单位每天可将施工的数据录入到模型中，模型会根据实际的数据来评估进度，同时模型要设立一定的安全预警系数，根据每天的进度数据，及时提醒施工单位后续的工作安全注意事项。在BIM模型中，可以直观看到隧道施工的一些危险区域，这样在进行到该区域工作时，施工单位要及时做好人员、施工设备、方法的调整，避免出现安全问题。

2.4.2 项目控制技术

BIM可以非常直观地将进度数据进行展示。施工单位每天将施工进度数据录入到平台后，平台会非常直观地展示进度模型，同时可评判施工的具体进度是否在按照计划执行，计划与实际进度的偏差也一目了然。人员、设备、材料的配置情况都可以在模型中体现出来，非常有利于对施工进度的把控。同时也可以设置项目预警线，一旦超过项目预警线则标志着项目进度出现问题，需要引起管理人员的高度重视，及时合理地调配资源使项目进度回到正确的轨道上来。

3 结语

城市隧道工程有相当大的复杂度和施工难度，各种信息和数据量繁多。就BIM技术在城市隧道施工中的应用而言，通过BIM技术可以实现工程数据向三维立体模型的转换，能够以现代化的协同设计来提升工程施工质量的可靠性和规范性，实现隧道施工全过程的生命周期性管理规划，确保工程的如期交付。未来的BIM技术还会以市政工程产业链的发展管理为趋势，实现供应商、施工单位及运维公司等全部参与主体的紧密联系，这将带动市政行业走向一场全新的变革。

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