隧道BIM技术应用与现状分析

赵连平

(山西工程职业学院，山西 太原 030009)

0 前 言

众所周知，铁路施工的一个重难点就是隧道建设，随着我国经济的快速发展，铁路、高速公路建设如火如荼开展，但从目前来看，铁路隧道施工的安全性、质量与水平都有待提升。BIM技术在铁路隧道建设中的应用，通过立体数字信息技术进行施工管理，利用5D模式实现隧道施工不同环节之间的协调运作，进而大大提升施工效率与水平。

1 BIM技术在隧道工程建设中的应用现状

1.1 BIM技术在铁路隧道工程建设中的应用现状

1)用于调控投资。《中长期铁路网规划》中明文指出：“到2020年，铁路营业历程应超过12万km。”近年来，我国铁路建设年均投入预算都在6 000亿元以上，就一条中型客专铁路项目投资就在500亿元以上。而BIM技术在铁路建设中的应用，发挥了很大的投资调控作用。

2)充分保证了专业的协同性。一直以来，铁路建设过程中，涉及到大量专业的知识，需要隧道、路基、测绘、牵引供电与变电、信息化、机械、车辆、给排水、接触网、建筑、电力、供暖等几十个专业的共同协作才能完成。而BIM技术的应用，能在很大程度上确保不同专业之间、专业内部的协作性。

3)有效控制铁路工程工期。一般来说，一个铁路项目建设的时间在4～9年，甚至有一些工程建设周期在10年以上，其次，铁路工程建设总工期在很大程度上取决于控制工程的工期。而BIM技术的应用，能够对工程总工期的预估和控制产生较大的影响。

4)能有效提升施工的安全性。铁路建设工程，尤其是隧道工程施工技术复杂、介质复杂性强、操作难度系数大，且存在很多不可预测的风险因素。BIM技术的应用，有利于提高工程施工阶段的安全管理工作效率与水平，进而保证工程施工的安全性。

从铁路建设工程特征以及BIM技术应用的实际情况来看，BIM技术在铁路建设行业中的应用，有利于降低项目建设成本，节约能源资源，其次，有利于提高多单位项目、多专业项目信息的统一性、一致性，在保证施工质量的前提下，缩短工程建设周期，促进我国铁路建设行业又好又快发展。

1.2 BIM技术在铁路隧道工程中的应用特征

1)传统的隧道工程建设过程中，涉及设计、施工以及总承包商的情况非常少，不同参建方无法实现信息的无缝衔接和沟通。因此，构建统一、完善的编码体系能够夯实信息交换基础，至关重要。

2)基于线上与线下工程不同特征的基础之上，应采用不同的软件平台进行设计，设计与施工都需要兼容不同的设计模型，因此，需要不同的平台之间进行协同，并结合实际情况转换格式。

3)铁路建设中，BIM技术的内涵还包括GIS内容，涉及到三维地质信息、三维地理信息以及隧道结果等诸多三维立体模型，所以，在设计过程中，需要将更多的信息传递、流通至施工阶段，那么就需要制定完善的规范、制度，突破专业和阶段的信息壁垒。

4)隧道工程施工需要监控量测、超前地质预报等诸多系统的支撑，这对施工质量、施工的安全性提出了更高的要求，施工团队可以借助BIM技术来对各种安全质量管理平台进行有效的集成，实现各种可视化管理信息的集中统一。

经过上述分析，不难发现，BIM技术在隧道工程建设中的应用，应存在以下特征：数字化、全过程、可视化、协调性、多维性和操作性强。

2 BIM技术在隧道施工管理中的具体应用

2.1 隧道工程建设中的5D施工管理

在开展隧道工程建设过程中，可以将工程施工方案、进度计划等导入BIM施工管理平台中，基于此制作隧道三维立体可视化施工模型，并实现模型与工程进度计划的紧密关联，进而建立完善的5D施工模型，如此不仅能实现对施工情况的可视化需求，还能实时掌握施工进度状况，基于隧道实际情况，开展动态施工管理。

其次，还可以利用隧道BIM施工管理平台来模拟隧道工程建设过程中的核心环节和施工手段，将施工方案生成视频、动画等形式，从而能够直观、形象地分析施工方案、施工计划，并基于此，选出优质、高效的最佳施工方案，确保隧道工程建设顺利完成。

2.2 实现隧道工程施工交底工作的可视化

高质量的工程交底工作是确保隧道工程施工顺利、有效开展的基础和前提，通过隧道BIM施工管理平台能实现交底工作可视化。

具体来说，利用平台，把BIM模型和施工有关信息交付给工程技术团队，并针对施工信息建立数据库，数据库内应包括全部数据资料，在后续施工阶段，技术人员选择任一项施工材料，平台就能够显示该施工材料的厂家、规格、图纸等全部数据资料。如此一来，大大提升交底工作效率与质量的同时，还能提升施工单位工作效率与水平，确保施工顺利开展。相比传统交底方式，在开展交底工作时，运用BIM技术，能有效防止出现各种纰漏，还能保证施工技术人员在短时间内掌握各种施工要求。

2.3 实现对隧道工程施工的动态管理

在隧道BIM施工管理平台中，对施工进度情况利用不同颜色进行标识，具体包括建设结束、建设施工中和未建设三种类型，工作人员也可以进行自定义标识，如，分为延期完工、按期完工等。由此可见，在隧道工程施工过程中，利用BIM施工管理平台，可以直观、具体地掌握隧道工程的施工进展情况。

其次，隧道BIM施工管理平台还具有醒目提醒功能，针对施工完成不到90%的工程项目设置为醒目提醒，如此有利于工程管理人员系统、全面地掌握工程的各项施工动态，高度关注那些施工进度落后的项目，并有针对性地予以重点管理，进而大大提升隧道BIM施工效率与水平。另外，隧道BIM施工管理平台还具有自定义编辑和上传图片的功能，因此，在施工阶段，工作人员可以录制施工全过程，将图片、视频上传到不同施工阶段、施工环节中，管理人员在开展管理工作时，只需点击某环节的图片或视频，就可以全面了解当时实际施工情况，进而做出准确、客观的判断。

2.4 隧道施工的安全评估工作

众所周知，随着我国建筑工程技术的不断提升，对隧道施工的安全管理、评估工作又提出了更高的要求。基于安全风险评估层面，隧道BIM施工管理平台的智能化、自动化水平非常高，把具体的施工情况上传到该平台以后，平台能够针对当地的水文、地质等自然条件进行自动识别，并智能判断出该工程所在地的风险因素，并给予其具体的风险等级标记。

其次，隧道BIM施工管理平台还可以将整体、系统风险细化到每个施工环节内，针对不同环节，标记它们的风险情况，从而对施工环节提出有针对性的指导。基于安全风险预警层面，由于隧道BIM施工管理平台能实现动态化管理，所以能实时、动态地评估风险情况，如果风险数据超出正常范围，平台会在第一时间内提出安全风险预警，并在工程图中具体标记危险区域和环节。值得一提的是，在隧道工程施工过程中，日常安全管理工作至关重要，而BIM技术能够在日常工作中，实现对安全隐患的可视化管理，及时查找、定位安全隐患，并制定行之有效的对策加以解决，进而有效保证隧道工程施工的安全性、有效性，实现全面、可持续发展。

2.5 对隧道施工质量的监控

通过隧道BIM施工管理平台，能加强工程施工与技术质量要求的关联性，在开展施工检测工作时，该平台能够将质检结果自动在工程项目中进行标识，一共有检测不合格、检测合格与未检测三种形式，从而能够全面、直观掌握各个区域间施工质量，从而不断提升隧道建设质量管理工作水平。其次，工作人员可以利用隧道BIM施工管理平台来全面展示施工材料信息，随便点击其中一项材料，就可以获取该材料的合格证、质量标准、各项参数资料，进而能够突破时空的限制，随时查询施工材料质量相关问题。

3 隧道BIM施工管理平台相关阐述

我们可以通过隧道BIM施工管理平台形象、直观了解隧道工程施工管理全过程，该平台基于三维数字信息技术基础之上，实现对整个隧道工程全覆盖，涉及施工诸多环节及其影响要素，并构建隧道工程三维立体化数字模型，并把整体施工项目情况反馈至三维立体模型之中，让工作人员能够随时随地查询、浏览、下载、上传各项施工信息数据，其现实意义与价值非常高。新形势下，基于“互联网+”技术的隧道BIM施工管理平台在整个施工过程中得到有效运用，工作人员可以利用电脑、手机来随时随地管理和研究工程建设工作，随时随地查阅模型及技术质量信息数据，并且可实时上传自己现场拍摄的施工现场图，加强与有关构件的关联性。

其次，隧道BIM施工管理平台具备信息数据的快速储存与读取功能，还能提升数据的协调性，实现资源共享。在隧道工程建设过程中，利用隧道BIM施工管理平台，能够实现对施工数据的三维立体化显示，并形成4D模拟管理系统，实时监控隧道工程施工过程中暴露出来的诸多安全隐患，进而全面、高效管理工程施工的各个环节。隧道BIM施工管理平台在隧道工程建设中的应用价值非常高，因为隧道施工涉及大量的施工项目、复杂的施工材料，施工难度系数非常大，但隧道BIM施工管理平台可以实现对施工全程的动态化管理，进而有效保证施工进度和质量，保证施工工作高效、顺利完成。

4 结束语

综上所述，基于我国工程建设行业发展实际情况与未来发展趋势的实际情况来看，BIM技术是工程建设行业实现智能化、信息化、工业化发展的中坚力量，BIM的热潮从建筑、电子、机械等行业逐渐扩大到隧道工程建设中，并取得显著成效。实践证明，BIM技术能够有效提升隧道的设计与施工效率与质量。但是，仍存在诸多问题，需要社会各界、不同行业共同协作解决，从而不断加快隧道工程智能化、信息化以及工业化发展步伐。

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