BIM技术在公路隧道工程设计中的应用分析

高嘉丽

（云南建投基础工程有限责任公司，云南昆明 665000）

0 前言

BIM技术具体指的是建设工程的一种数字化表达形式，也是一种通过创建项目数据开展全生命周期业务的过程。BIM模型使用的是三维可视化数字模型作为基础，通过创建模型，来实现管理和技术方面的合理应用，比如进度管理、工艺模拟、成本管理以及材料管理，这样可以在一定程度上有效提升公路隧道工程的整体质量和管理水平。

1 BIM的技术特点

1.1 可视化

BIM可视化并不只是简单的几何图形可视化。需要结合施工现场的真实数据来形成模型，在城市隧道中的所有数据都需要通过模型来体现出来，比如说所使用到的重量、价格以及材料，这样可以让整个隧道工程施工变得更加透明，可视化可以保证相关技术人员能够比较全面地了解隧道施工工程的相关内容，从而为之后的工作奠定基础[1]。

1.2 优化性

城市隧道的整个工程是十分复杂的，具有一定系统性，往往会涉及很多方面的内容，数据量和信息都十分繁杂，特别是还需要考虑到时间、施工人员以及工作进度等。利用BIM技术可以搜集到更多和施工相关的信息，可以将规则信息、几何信息和物理信息进行整合之后，结合时间来进行施工模拟，为后续的工作提供重要依据[2]。

1.3 协调性

BIM技术所生成的信息都可以共享给项目中的其他人，在模型中可以体现呈现出各种问题，这样可以和用户就问题进行沟通。比如，在一些建筑之间的分区、布局以及各种物件的布置往往会出现重叠和冲突，使用BIM技术可以进行有效处理。在公路隧道实际施工过程中合理使用BIM技术可以有效提升施工的可靠性和安全性[3]。

1.4 模拟性

BIM技术有着较轻的模拟功能，在构建模型这一基础上，BIM技术可以模拟出公路隧道的布局以及形状，还可以对相关的场景做详细模拟，比如说消防模拟、日照模拟、施工模拟、热能传导模拟等，这样可以保证整个项目的进度更加透明、直观，所模拟出来的场景也更加逼真。这样可以便于业主和相关工程管理人员详细掌握工程中的详细信息，并能够在一定程度上降低安全事故的发生，提升公路隧道整体施工质量[4]。

1.5 成本核算简单化

在公路隧道施工中，有很多环节复杂程度较高，涉及大量的信息和数据，也涉及不同部门。利用BIM技术可以有效处理这些信息，通过构建BIM模型可以在材料、时间、分工等方面形成一个完善的数据库，这些数据都和成本有十分密切的关系，从而形成了工序、空间以及时间之间的维度关系，相关工作人员就可以对其中重要的数据进行协调和抽取。

1.6 可出图性

在BIM技术中并不再只是简单的设计2D建筑图，在BIM技术中结合了整个模型的协调性、可视化，还可以帮助设计者输出相关的管道图、碰撞检查报告以及相关的改进方案，这样才能更加顺利完成工作。此外，合理使用BIM技术可以将工程设计图更加真实地呈现给业主，这样可以避免一些沟通上出现的问题。BIM的这些特性可以让设计工作变得更加简便，也可以便于设计者和业者之间的沟通，可以对城市隧道项目的进度、成本以及施工这些环节进行合理控制[5]。

2 BIM技术的平台选择

现阶段BIM技术发展得越来越好，在很多领域都普及了BIM技术。如今比较主流的BIM软件主要有三家：Dassuit System（达索系统）、Bentley（奔特力）以及Autodesk（欧特克）。对于工程项目来说需要这些软件来进行支持，利用BIM技术可以协调不同专业之间的工作。所以，相关管理人员就需要确定使用何种BIM设计软件来开展工作。在一般的BIM设计软件中，一般包含了很多的内容和功能：①工具层面；②平台层面。从工具层面来看，BIM软件需要具备功能结构模块化以及便捷直观的特性，在模型图纸的生成过程中需要具备可视化的要求，这样可以增强图纸之间的关联性。

3 BIM技术在公路隧道施工管理中的应用

3.1 公路隧道主体BIM参数模型的搭建以及工程量分析

在公路隧道工程中合理应用BIM技术，可以得出比较准确的三维坐标数据，在这一基础上能够形成三维路径，并得到一个精确的模型。在精细化模型库中，每个图族元中都包含有很多的信息，比如说相关的类型、尺寸、材质、形状以及其他的相关参数，参数化族库有助于在不同类型之间做详细对比以及利用。

3.2 模拟三维地质构造

在公路隧道工程中，相关工作人员需要结合地质勘探的相关资料，充分了解隧道内部的地质形态、隧道周围的岩石情况，并结合隧道工程内部的地质预报数据信息，这样可以构建出一个完善的BIM参数模型，在这一模型中应用了信息技术，相关施工人员可以利用这些信息对施工地区的围岩情况进行充分了解，并在这一基础上进行详细记录和分析，这样可以有效提升公路隧道施工的整体安全性，并在一定程度上缩短施工工期，从而减少不必要的损失，提升经济效益。

3.3 BIM设计图审报告

在公路隧道的实际施工过程中，合理应用BIM技术可以提供一个十分准确的参数模型，并可以对整个施工过程进行模拟。在实际的施工图审查过程中，流程相对来说是十分简单的，这主要是对二维施工图的文件进行审查，其中存在着不少的问题，比如说勘察设计文件无法进行有效共享，在实际的审图过程中需要借助一些软件，审核速度是比较慢的。

3.4 建设超、欠挖模型

公路隧道相关施工人员需要结合全断面扫描仪来对隧道的开挖信息进行测量，并在这一基础上通过BIM技术来搭建出一个隧道开挖轮廓BIM参数模型。结合相关施工图纸来建设隧道开挖轮廓BIM模型可以帮助相关施工人员对超挖、欠挖的位置以及相关数据信息进行分析，这样可以统计出比较准确地超挖、欠挖的工程量，为之后的定额核算提供准确依据。

3.5 建设监控量测以及地质超前预报模型

在进行公路隧道工程的实际施工过程中，相关施工人员需要对隧道内部的收敛以及沉降情况做定期或者不定期监测，并在这一过程中收集相关信息，将这些信息都输入到BIM信息平台中，这样可以对隧道断面收敛、沉降问题来进行详细分析，这样可以得到详细的公路工程隧道的收敛以及沉降情况，在这一基础上开展施工预警工作，这样可以进一步提升公路隧道工程的安全性，从而保障整个工程的质量。

4 BIM技术在公路隧道工程施工中的应用实例

4.1 工程概况

在公路隧道工程的实际施工过程中合理应用BIM技术，本文是以某公路隧道施工作为例进行了详细分析。在这一实例中，隧道的总体长度为6km，其中所对应区域内的工程支护管桩有1800多个，在实际的施工过程中采用的是边挖掘边支护的形式进行施工。

4.2 具体的技术应用

在这一实例中，是按照该工程隧道施工中的技术应用，进行施工技术的处理。具体来说，技术应用如下：首先是进行采用地质勘探技术，相关工作人员需要对整个公路隧道区域内的地质条件进行勘探，并结合实际的施工技术来控制其中的关键节点，并对重要技术进行分析。将所有和勘探数据相关的信息都录入到BIM计算机系统中，利用BIM平台处理这些信息和数据，从而生成施工区域内的隧道施工模型，可以为之后工程的顺利开展打下坚实基础。其次，结合施工隧道中的相关内容做好技术处理工作是十分重要的，主要是采用土石方挖掘，管状支护，并进行活土回填，来对其中的技术控制做比较全面的分析。最后，在施工验收阶段合理使用BIM技术对数据来进行分析和对比，从而落实好验收处理工作，这样保证了公路隧道施工安全。

5 存在问题分析及应用建议

5.1 问题分析

在施工阶段，工作人员利用BIM技术来开展工作依旧存在着很多的问题。这是因为施工阶段信息化水平是比较低的，有很多施工人员还是用以往传统的施工方式来开展工作，对BIM信息化技术缺乏正确认识，这样就导致相关工作人员在工作中缺乏热情和积极性，甚至于不愿意使用BIM技术，这样就进一步增加了工作人员的工作量。所以，相关管理人员就需要对施工人员进行培训，增强施工人员对BIM技术的了解。现阶段BIM应用是很难形成企业大数据的。

5.2 应用建议

针对上文提出的相关问题，就需要结合实际情况采取必要的措施。首先就是构建起一个完善的BIM建模体系。施工企业需要构建隧道项目建模的相关标准，这样便于企业开展统一管理，并实现后期施工数据的积累，从而为施工企业的决策提供必要的数据支持，提升施工效率。在BIM技术的实际应用方面，相关工作人员首先要重视起对BIM技术的重视，将BIM技术落到实处，这样可以有效提升施工人员的工作效率，加快项目快速完工。在实际的监测过程中，还可以结合物联网技术来获取评估预警，这样可以实现三维智能化、可视化。

6 结语

综上所述，在公路隧道工程设计中合理应用BIM技术可以有效提升工作效率，BIM技术在设计、审图以及多个方面都能发挥出其最大价值，为施工企业节约资源和成本，并提升整个公路隧道工程项目的质量，为后期的施工工作奠定基础。