BIM技術(shù)在公路隧道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

朱家成

浙江中交通力工程設(shè)計(jì)有限公司 浙江 杭州 310000

正文：

1、前言

建筑信息建模，簡(jiǎn)稱(chēng)BIM，是基于與建設(shè)工程項(xiàng)目相關(guān)的各種數(shù)據(jù)構(gòu)建的，是建設(shè)項(xiàng)目物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)，其數(shù)字仿真用于模擬建筑物以反映更逼真的信息。BIM技術(shù)在土木工程中得到了廣泛的應(yīng)用，隧道工程是其中之一。BIM技術(shù)能有效提高設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)質(zhì)量和工作效率，保證整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施質(zhì)量，縮短工期，節(jié)約成本。

2、BIM技術(shù)應(yīng)用狀態(tài)

BIM技術(shù)在建筑、電子、機(jī)械等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，BIM技術(shù)的應(yīng)用日益成熟，使得各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展發(fā)生巨大變化。目前，中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定，交通行業(yè)也向更高層次發(fā)展，地下工程，尤其是隧道工程的需求也隨之增加。隧道工程的建設(shè)和發(fā)展方向應(yīng)注重環(huán)境保護(hù)、低碳、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展。因此，BIM技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用是一個(gè)主要趨勢(shì)。

3、BIM技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用特點(diǎn)

3.1 與其他工程領(lǐng)域稍有不同，隧道工程中的BIM概念也包括GIS。3D模型的建立還包括3D地質(zhì)信息模型、3D地理信息模型和3D隧道結(jié)構(gòu)模型。這就需要在工程前期收集大量的信息，并且還需建立相應(yīng)的通用數(shù)據(jù)庫(kù)，使得專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和各個(gè)軟件平臺(tái)之間的信息互通屏障逐漸消除。

3.2 提高設(shè)計(jì)模型的兼容性。工程設(shè)計(jì)人員還需根據(jù)工程特性使用適當(dāng)?shù)膽?yīng)用平臺(tái)。如果應(yīng)用程序平臺(tái)之間存在差異，則對(duì)模型兼容性有更高的要求。不僅如此，設(shè)計(jì)鏈接和構(gòu)建鏈接需要與各種類(lèi)型的設(shè)計(jì)模型兼容，這意味著平臺(tái)可以一起工作，并且可以進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。

3.3 可視化管理

隧道工程項(xiàng)目當(dāng)中含有多個(gè)系統(tǒng)：如超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、監(jiān)控量測(cè)等，這也證明了隧道工程項(xiàng)目建設(shè)對(duì)施工安全以及質(zhì)量的要求極為嚴(yán)格。BIM主要是多源模型的綜合，用于工程量統(tǒng)計(jì)，碰撞檢查、施工進(jìn)度模擬與展示、管理、優(yōu)化設(shè)計(jì)，集項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、管理和運(yùn)營(yíng)協(xié)同的平臺(tái)。施工企業(yè)在利用BIM技術(shù)的過(guò)程中，需充分集成不同種類(lèi)的安全質(zhì)量管理平臺(tái)，對(duì)各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)實(shí)施集中可視化管理。

4、BIM技術(shù)在隧道工程三維設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

分析曲面建模的能力。處理大型項(xiàng)目和高級(jí)別的數(shù)據(jù)建模能力只有BIM這樣的大型平臺(tái)才會(huì)具有。而且信息傳導(dǎo)可以在不同的軟件之間進(jìn)行共享?？梢詤f(xié)調(diào)互相之間的工作能力，還可以拓展軟件平臺(tái)，增加軟件平臺(tái)的相互操作能力和多個(gè)用戶(hù)復(fù)雜環(huán)境下的使用性。先明確整個(gè)隧道的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，才能選擇BIM設(shè)計(jì)的軟件平臺(tái)。帶狀分布也是隧道工程的主要特點(diǎn)。這么龐大的建筑體系存在于同一個(gè)區(qū)域，所以也是非常復(fù)雜的，因?yàn)樗淼澜ㄔO(shè)過(guò)程設(shè)計(jì)中也涵蓋了非常多的復(fù)雜地形地貌。這也是代表著施工階段將需要更多的信息指導(dǎo)，才能保證施工安全。整個(gè)隧道的施工都與地質(zhì)關(guān)系非常密切，而隧道的設(shè)計(jì)質(zhì)量和地質(zhì)勘探的準(zhǔn)確程度也有著非常大的關(guān)系，因此要結(jié)合實(shí)際因地制宜的結(jié)合隧道工程的實(shí)際特點(diǎn)來(lái)選擇BIM軟件使用的平臺(tái)來(lái)大大提高隧道建設(shè)的效率和質(zhì)量保障隧道建設(shè)安全性縮短，工期可以將成本大大降低。

4.1 BIM技術(shù)的應(yīng)用

BIM技術(shù)不僅在三維設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者經(jīng)常使用BIM技術(shù)來(lái)構(gòu)建挖掘模型，通過(guò)挖掘模型來(lái)確定施工工藝是否符合當(dāng)前的地質(zhì)條件，開(kāi)挖能否保證施工的安全，通過(guò)建模來(lái)模擬工況，計(jì)算受力，能否保證施工安全以及運(yùn)營(yíng)安全，同時(shí)優(yōu)化襯砌設(shè)計(jì)，減少不必要的輔助措施或者增加安全保證措施。建模的實(shí)質(zhì)是模擬隧道各個(gè)工序中各個(gè)構(gòu)建空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，各個(gè)工序是否有沖突，能否保證施工開(kāi)挖的安全，還有避免各個(gè)施工構(gòu)件的打設(shè)之間的沖突，避免系統(tǒng)錨桿、超前錨桿、鎖腳錨桿等的打設(shè)之間的相互干擾，調(diào)整合適的角度。

在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者利用該方法模擬施工過(guò)程，繪制施工工藝流程圖。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和施工要求，能夠明確表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。然而，如果隧道施工區(qū)復(fù)雜，設(shè)計(jì)需要涉及更多內(nèi)容，如果設(shè)計(jì)者仍然使用繪制施工順序圖的方法，通常不可能準(zhǔn)確地向施工人員傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖，影響施工進(jìn)度，施工質(zhì)量難以保證。施工人員可采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并使用動(dòng)態(tài)施工模型和模型對(duì)施工過(guò)程圖紙進(jìn)行自動(dòng)細(xì)分和施工。BIM技術(shù)繪制的圖紙可以更清楚地顯示施工過(guò)程中構(gòu)件的時(shí)空狀態(tài)，便于施工人員理解。此外，施工人員還可以通過(guò)漫游BIM模型對(duì)各施工進(jìn)行更清晰的理解，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

4.2 BIM隧道結(jié)構(gòu)模型計(jì)算

許多暗埋段以及敞開(kāi)段也都存在于隧道當(dāng)中。設(shè)計(jì)師可以利用BIM技術(shù)來(lái)分析結(jié)構(gòu)的模型。構(gòu)建邊界條件可以被供設(shè)計(jì)人員利用BIM在修改后再進(jìn)行建立。結(jié)構(gòu)軟件在分析模式修改后，就不再具備分析其結(jié)構(gòu)的能力，因此設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)緯地等進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。軟件數(shù)據(jù)傳輸主要被結(jié)構(gòu)分析模型所承載。revit建立的結(jié)構(gòu)分析模型與物理模型完全一致，而且在同等條件下可以利用構(gòu)造函數(shù)分析模型，這樣可以將隧道項(xiàng)目的位置簡(jiǎn)單容易的使用BIM技術(shù)建立模型，而且BIM技術(shù)還可以計(jì)算和分析已經(jīng)被建立的模型。反應(yīng)模型和彈性模型是整個(gè)隧道結(jié)構(gòu)模型計(jì)算中的兩種主要模型。根據(jù)反應(yīng)模型的基本情況，可以將結(jié)構(gòu)的重量從外部進(jìn)行施加，不斷增加單位面積上的基礎(chǔ)壓力。加大力與力的關(guān)系。經(jīng)過(guò)彈性地基模型的實(shí)驗(yàn)分析。通過(guò)使用模型分析，可以減少許多設(shè)計(jì)師要進(jìn)行的計(jì)算。并且整個(gè)概念非常清晰，不容易出錯(cuò)。而且該模型允許設(shè)計(jì)者計(jì)算一些軟土區(qū)的結(jié)構(gòu)。

5、結(jié)束語(yǔ)

最后，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)將BIM技術(shù)應(yīng)用于三維設(shè)計(jì)工作，可以為設(shè)計(jì)人員的工作提供更多的便利，大大提高設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)質(zhì)量。圖紙更加準(zhǔn)確，提高了企業(yè)的施工水平，保證了隧道施工質(zhì)量。