鐵路項目隧道施工中BIM技術的應用探析

李 旺

（中電建南方建設投資有限公司，廣東 深圳 518025）

0 引言

BIM即建筑信息模型，是指借助數(shù)字仿真技術集成項目建設全面信息的三維數(shù)據(jù)模型，具備信息關聯(lián)性、模擬性、可視化、全面性、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性等一系列優(yōu)點特征，施工企業(yè)通過對該項技術的有效應用，可達成對工程項目各環(huán)節(jié)的精細化管理。作為建筑行業(yè)、電子設備、機械工程等領域的新型技術，當前BIM技術應用于鐵路項目隧道施工中仍處于發(fā)展起步階段。結合過去的施工經(jīng)驗，將BIM技術應用于鐵路項目隧道施工中可實現(xiàn)鐵路項目隧道施工各環(huán)節(jié)的信息共享、優(yōu)化隧道施工方式及設計理念、提高隧道施工質(zhì)量及效率，為隧道施工各項工作的順利開展提供可靠技術依據(jù)。因而，對鐵路項目隧道施工中BIM技術的應用進行研究探討，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 BIM技術概述

隨著我國建筑工程領域勘察質(zhì)量要求的逐步提升及建筑行業(yè)信息化發(fā)展對地質(zhì)勘察提出的信息化、可視化要求，建筑行業(yè)廣泛開展有關建筑信息模型技術的探索研究。建筑信息模型技術即為BIM，其主要是基于建筑工程項目的一系列相關信息數(shù)據(jù)，開展建筑模型構建，依托數(shù)字信息仿真，以實現(xiàn)對建筑工程各項真實信息的模擬。在鐵路項目隧道施工中，BIM技術可對地質(zhì)分析數(shù)據(jù)開展采集、匯總，其屬于一項服務于勘探對象的CAD技術，依托三維數(shù)字化技術模型對鐵路項目隧道的相關信息予以科學呈現(xiàn)，進一步在鐵路項目隧道施工中開展具體實踐。BIM技術具備信息關聯(lián)性、模擬性、可視化、全面性、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性等特征優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為：①BIM技術可實現(xiàn)信息模型集成，便于項目參與方信息交流，有效解決相關問題；②BIM技術所具備的模型參數(shù)可實現(xiàn)設計的智能化、自動化；③BIM技術開放的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡接口可實現(xiàn)一系列軟件的信息交互；④BIM技術全面協(xié)同的多維仿真平臺可實現(xiàn)項目參與方的有效協(xié)同；⑤BIM作為一個三維管理系統(tǒng)，是在全面開放的工業(yè)標準下對設施物理、功能特性及對應生命周期信息進行的數(shù)字化形式呈現(xiàn)，在施工中可為決策人員提供有力的信息依據(jù)。

2 基于BIM技術的應用軟件及技術

2.1 基于BIM技術的應用軟件

現(xiàn)階段，在國際上推廣的BIM技術軟件多種多樣，結合國際標準主要可將其劃分成2類：①建立BIM模型的軟件 主要包括方案設計軟件、核心建模軟件、接口幾何造型軟件等；②利用BIM模型的軟件 主要包括結構分析軟件、綠色分析軟件、造價管理軟件等。為了保障鐵路項目隧道施工質(zhì)量，通常而言，設計人員大多會采用具備良好系列性及兼容性的軟件，由此可確保后續(xù)應用時交換數(shù)據(jù)的系統(tǒng)完整性，但前提是設計人員要將該部分軟件相互間的優(yōu)勢，調(diào)節(jié)至與鐵路項目隧道施工相適應的規(guī)劃方案上?，F(xiàn)階段，我國鐵路項目隧道施工中應用BIM技術時，往往會將CATIAV5軟件用作核心建模軟件。在鐵路項目隧道施工時，引入此類軟件可使BIM設計表現(xiàn)出良好的系統(tǒng)性，同時還可使BIM技術優(yōu)勢得到有效發(fā)揮。

2.2 基于BIM技術的模型架構設計

一般而言，鐵路隧道設計模型主要由鐵路隧道洞身、鐵路隧道洞門兩部分構成。結合具體施工分工，可對它們作進一步細分，首先是鐵路隧道洞身，主要可分為4大部分，即洞身的超前支護、洞身的初期支護、洞身的第2次襯砌及洞身的溝槽，這些部分一般情況下要求30余個結構模型方可確保設計方案的科學可行性。鐵路隧道設計過程中，針對模型選取，上述架構設計表現(xiàn)出2大優(yōu)點：①可使各個模型表現(xiàn)出明確的層次性，可為后續(xù)改進工作提供極大便利，并為設計人員、施工人員開展檢測及瀏覽提供便利；②結合模型借助特征樹的方式予以命名，可依托制作完畢的隧道結構針對底層數(shù)據(jù)開展配置，進一步確保模型信息提取及存儲工作的有序開展。

2.3 基于BIM技術的模型參數(shù)化設計

鐵路隧道斷面表現(xiàn)出高度的規(guī)范性，由此要求設計人員在設計過程中要切實依據(jù)相關規(guī)范標準。借助BIM技術模型不僅可實現(xiàn)參數(shù)化設計，還可實現(xiàn)針對各個斷面形成的可視化修改。模型驅(qū)動在設計過程中發(fā)揮著至關重要的作用，設計人員及施工人員可結合模型從實物中得到有效精確的控制參數(shù)。在得到控制參數(shù)并開展有效整理后，借助軟件鏈接功能使控制參數(shù)與模型相互間建立起有效連接。借助模型的可視化修改功能，設計人員及施工人員一旦找出問題，可及時采取處理手段，極大縮減因為誤差而給鐵路項目隧道施工帶來的不利影響。

3 鐵路項目隧道施工中BIM技術的應用

3.1 鐵路項目隧道4D施工管理

鐵路項目隧道4D施工管理，即為借助Autodesk Navisworks的虛擬仿真環(huán)境對3D幾何空間模型設置時間維度，以實現(xiàn)對實際施工過程的虛擬推演。換言之，即為將BIM模型與鐵路項目隧道施工組織進度計劃進行有效連接，依托進度驅(qū)動模型的虛擬仿真。技術路線主要包括：①借助Autodesk Revit構建3D模型，使各構件具備施工工序?qū)傩詤?shù)；②借助Project對工序時間任務項數(shù)據(jù)源進行編制；③借助Navisworks集成模型及工序時間數(shù)據(jù)源，并在虛擬仿真環(huán)境下開展模型虛擬建立。與此同時開展動態(tài)的過程交互，對施工方案進行虛擬演示，實時監(jiān)測方案科學可行性及潛在的問題，優(yōu)化改進施工工藝、設備等。基于BIM技術的虛擬施工管理方案流程如圖1所示。

3.2 鐵路項目隧道施工可視化交底

圖1 基于BIM技術的虛擬施工管理方案流程

交底工作是確保鐵路項目隧道施工質(zhì)量、效率的一大前提，引入鐵路項目隧道BIM施工管理平臺可有效實現(xiàn)可視化交底。通過將施工關聯(lián)信息與BIM模型經(jīng)由平臺交付給施工人員，并建立施工對應的信息數(shù)據(jù)庫，這一數(shù)據(jù)庫擁有施工中一系列的材料、數(shù)據(jù)。后續(xù)施工中，施工人員在選擇相應施工材料后，平臺可自動呈現(xiàn)該施工材料的各項信息，不僅可促進施工方有序開展各項工作，還可有效確保交底工作的效率。相較于傳統(tǒng)交底方式，依托鐵路項目隧道BIM施工管理平臺開展交底，可減少一系列誤差，且可使施工人員有效掌握一系列施工要求。

3.3 鐵路項目隧道施工實時管理

基于鐵路項目隧道BIM施工管理平臺，可通過各種顏色對施工開展情況進行標識，即標識為未建設、建設中、建設完成等形式，并且還可進行自定義標識，可標識為按期完工、延期完工等形式。所以，依托鐵路項目隧道BIM施工管理平臺開展管理，可更為明確地掌握鐵路項目隧道施工情況。與此同時，鐵路項目隧道BIM施工管理平臺可實現(xiàn)高亮提醒功能，將施工完成比例不足九成的項目予以高亮提醒，幫助施工人員直觀了解施工進程，加大對施工進度滯后項目的關注度，進一步開展重點管理，切實提高鐵路項目隧道BIM施工效率。除此之外，鐵路項目隧道BIM施工管理平臺還可實現(xiàn)自定義圖片編輯及上傳功能，在施工時可對各個流程進行拍攝，并將照片上傳至對應施工環(huán)節(jié)，施工管理過程中直接點擊對應施工環(huán)節(jié)，便可掌握實時施工情況，有效提高施工管理質(zhì)量及效率。

4 結語

將BIM技術應用于鐵路項目隧道施工中可有效提高施工管理效率。相較于傳統(tǒng)施工管理模式，BIM技術可實現(xiàn)對設計環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)的全面整合，防止兩者出現(xiàn)脫節(jié)情況而引發(fā)質(zhì)量或安全問題。同時，應用BIM技術開展施工，可確保施工各環(huán)節(jié)的質(zhì)量，依托實時動態(tài)管理提高鐵路項目隧道施工安全性，為隧道施工提供可靠技術保障。因而，鐵路項目隧道施工相關人員必須革新思想觀念，提高對BIM技術內(nèi)涵特征的認識，加強對基于BIM技術的應用軟件及技術的深入分析，加強對BIM技術的科學合理應用，積極促進鐵路項目隧道施工的順利開展。