BIM技術(shù)在城市隧道工程中的應用分析

唐 力

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

BIM中文名稱是建筑信息模型，它是以數(shù)字信息為基礎仿真模擬建筑物的所有內(nèi)部和外部的信息，具有直觀性、真實性的特點。但它不是簡單的將實體建筑轉(zhuǎn)換成幾何模型，還能將建筑物內(nèi)部的所有構(gòu)建的材料、價格、重量進行搜集和標識，更重要的是它可以將進度、施工過程等信息通過模型進行展示管理，是一項非常強大的技術(shù)。它可為設計師、工程師、管理人員、開發(fā)商以及最終用戶提供直觀的模型分析，簡單易懂地將信息呈現(xiàn)到眼前。

1 BIM的技術(shù)特點

1.1 可視化

BIM的可視化不止是簡單的幾何圖形的可視化。除了按照真實數(shù)據(jù)參照一定比例生成的模型外，城市隧道的所有數(shù)據(jù)都可以在模型中體現(xiàn)，如所用材料、價格、重量等信息，能夠讓工程施工過程更加透明，同時有利于不同專業(yè)角度的技術(shù)人員進行總體的工程實施了解，讓使用者一目了然。

1.2 協(xié)調(diào)性

BIM生成的信息可以共享給項目組的其他人，同時在模型中會展示可能出現(xiàn)矛盾的問題促使用戶進行協(xié)調(diào)。如一些建筑之間的布局、建筑之間的分區(qū)、各種物件的布置可能出現(xiàn)的沖突重疊等，通過軟件都可以進行協(xié)調(diào)處理；在城市隧道工程實施中，能夠在一定程度上提升設計準確性和施工的可靠性。

1.3 優(yōu)化性

城市隧道本身是一項非常復雜的工程，整個工程會涉及到方方面面，信息繁雜并且數(shù)據(jù)量大，尤其是項目的施工要考慮人員、進度、時間等因素。BIM模型搜集了建筑的真實信息，將幾何信息、物理信息、規(guī)則信息進行整合后，還會根據(jù)時間、進度模擬展示其后續(xù)的發(fā)展和進度，當信息不斷增加時，很多矛盾和交集已經(jīng)不能只靠人腦來進行分析，而BIM可以將復雜的信息進行比對后，呈現(xiàn)出矛盾點。比如造價和進度等信息，會直觀地呈現(xiàn)，通過不斷地調(diào)整以及和最終用戶的溝通，不斷地進行調(diào)整優(yōu)化，從而使項目設計施工達到最優(yōu)，實現(xiàn)效益最大化。

1.4 模擬性

BIM的模擬功能非常強大。在基礎建模的基礎上，除了形成3D模擬出隧道的形狀、布局外，還可以進行場景的模擬，如日照模擬、人員逃生模擬、消防模擬、熱能傳導模擬、項目發(fā)展進度模擬、施工模擬等，使項目進度更加直觀，場景更加逼真。這樣能便于工程管理人員和業(yè)主單位通過實際場景的模擬來掌握當前的工程開展中存在的一些不足，有效地避免一些隱藏性安全隱患，提升了施工質(zhì)量的可靠性和安全性。

1.5 可出圖性

BIM所出的圖不再是簡單的2D建筑圖，以及一些構(gòu)建加工的圖紙，它結(jié)合了整個模型的可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性后，還可以幫助設計者輸出管道圖、綜合結(jié)構(gòu)留洞圖以及碰撞檢查偵錯報告和建議改進方案，使BIM可以幫助設計師更加全面地完成工作。同時，也便于將工程設計效果圖更加逼真地顯示給業(yè)主單位，從而減少了溝通上的一些漏洞。

1.6 成本核算簡單化

很多項目的復雜度非常高，數(shù)據(jù)量大，同時涉及到各個部門、人員之間的協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)處理這方面信息有很大的優(yōu)勢，比如基于BIM建立的模型在時間、分工、材料等方面會形成強大的關系數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)建立了與成本有關的數(shù)據(jù)，形成了時間、空間、工序維度關系，讓項目負責人可以直觀地進行數(shù)據(jù)抽取和協(xié)調(diào)。

BIM的這些特性使這項技術(shù)有很大的優(yōu)勢，也讓設計工作更加簡便，易于溝通和管理，它的應用是技術(shù)的全面提高，優(yōu)化設計與管理，有益于對城市隧道項目的成本、進度、施工進行有效的控制。

2 BIM在實際項目中的應用

在初步了解了BIM的特性后，使用者要在實際應用中不斷地熟練、優(yōu)化，掌握這項技術(shù)。下面對BIM技術(shù)在城市隧道工程中的應用進行簡要的闡述和分析。

2.1 BIM的應用步驟

2.1.1 數(shù)據(jù)的采集

對于即將要進行設計的隧道必須實地測量，或者從最終用戶那里取得最終的產(chǎn)出建筑的具體數(shù)字信息，這是設計的首要條件。

2.1.2 施工圖設計

施工單位的設計人員基于所采集到的實地測量信息和設計信息進行BIM建模，此項工作非常重要，而且在此過程中可能會出現(xiàn)一些偏差，如設計與實際環(huán)境的差異，以及設計人員理解能力等因素，需要不斷地與最終用戶和設計單位的設計工程師進行反復溝通確認，建立合理的模型。

2.1.3 模型優(yōu)化

模型建立后，需要施工單位的設計人員與設計單位、最終用戶進行溝通，通過開會的方式，進行全面展示，不斷地查缺補漏，優(yōu)化模型，讓三方的意見達成一致，確認最終模型的需求為最后產(chǎn)出物。

2.1.4 BIM平臺管理平臺建設

此平臺的建設不僅是施工人員內(nèi)部后續(xù)施工，進度的把握控制，同時也要將設計單位和最終用戶都加入到平臺中，便于他們及時查看施工進度，同時可以進行有效的溝通，一旦發(fā)現(xiàn)問題可以及時進行調(diào)整和處理。

2.2 BIM的數(shù)據(jù)建模

城市隧道工程具有線性特點，建模時數(shù)據(jù)繁多、復雜、工作量大，模型的難度相對較高。建立這種模型需要根據(jù)實際的地質(zhì)情況，將工程分成多個地段，需要分配人員在每個地段進行考察測量，根據(jù)地段的特點，進行部分建模，當每一個部分的模型建立后再根據(jù)線性的特點，將這些模型統(tǒng)一整合，形成完整的模型。

2.3 BIM管理平臺的搭建

BIM的可視化特性使BIM能更加直觀地向項目相關人員展示項目的進度，所以管理平臺的搭建非常重要。要根據(jù)隧道的特性建立管理平臺，管理平臺的構(gòu)建主要包括三個方面：

2.3.1 應用層

主要針對隧道工程使用的施工材料、施工設備、施工進度、施工質(zhì)量、造價等資源進行4D建模。

2.3.2 模型層

該層是BIM平臺的中間平臺，該層承接應用層和數(shù)據(jù)層，從應用中取得參數(shù)配置、施工進度等信息，在模型中配置更多詳細的參數(shù)，并將此參數(shù)傳遞到數(shù)據(jù)層中。

2.3.3 數(shù)據(jù)層

該層主要負責BIM平臺中數(shù)據(jù)的存儲和轉(zhuǎn)換，此層從模型層獲取到模型數(shù)據(jù)，可將數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換和存儲，同時根據(jù)應用層的其他需求，有效地管理和分析數(shù)據(jù)。

以上三層是BIM管理平臺的重要組成部分，當這三個層次建立完成后，再配置好BIM相應的用戶管理權(quán)限，可以有效地協(xié)助管理人員管理，方便各個方面的人員溝通，協(xié)調(diào)工作。

2.4 BIM管理技術(shù)的應用

在城市隧道工程中，BIM的管理技術(shù)應用主要包括：

2.4.1 安全管理技術(shù)

隧道施工一般需要打通地質(zhì)內(nèi)部，建立通道，畢竟在地質(zhì)內(nèi)部施工會有很多危險。BIM建模后可以直觀地觀察到隧道整體的情況，隧道可以分為很多部分，每一部分的數(shù)據(jù)都有所不同，尤其是一些地質(zhì)數(shù)據(jù)。最簡單的方式是根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)的不同，將區(qū)域進行劃分，不同區(qū)域標識為不同的顏色，以表示該區(qū)域的施工難度和安全系數(shù)。施工單位可根據(jù)不同區(qū)域采取不同的施工手段和對策。施工單位每天可將施工的數(shù)據(jù)錄入到模型中，模型會根據(jù)實際的數(shù)據(jù)來評估進度，同時模型要設立一定的安全預警系數(shù)，根據(jù)每天的進度數(shù)據(jù)，及時提醒施工單位后續(xù)的工作安全注意事項。在BIM模型中，可以直觀看到隧道施工的一些危險區(qū)域，這樣在進行到該區(qū)域工作時，施工單位要及時做好人員、施工設備、方法的調(diào)整，避免出現(xiàn)安全問題。

2.4.2 項目控制技術(shù)

BIM可以非常直觀地將進度數(shù)據(jù)進行展示。施工單位每天將施工進度數(shù)據(jù)錄入到平臺后，平臺會非常直觀地展示進度模型，同時可評判施工的具體進度是否在按照計劃執(zhí)行，計劃與實際進度的偏差也一目了然。人員、設備、材料的配置情況都可以在模型中體現(xiàn)出來，非常有利于對施工進度的把控。同時也可以設置項目預警線，一旦超過項目預警線則標志著項目進度出現(xiàn)問題，需要引起管理人員的高度重視，及時合理地調(diào)配資源使項目進度回到正確的軌道上來。

3 結(jié)語

城市隧道工程有相當大的復雜度和施工難度，各種信息和數(shù)據(jù)量繁多。就BIM技術(shù)在城市隧道施工中的應用而言，通過BIM技術(shù)可以實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)向三維立體模型的轉(zhuǎn)換，能夠以現(xiàn)代化的協(xié)同設計來提升工程施工質(zhì)量的可靠性和規(guī)范性，實現(xiàn)隧道施工全過程的生命周期性管理規(guī)劃，確保工程的如期交付。未來的BIM技術(shù)還會以市政工程產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展管理為趨勢，實現(xiàn)供應商、施工單位及運維公司等全部參與主體的緊密聯(lián)系，這將帶動市政行業(yè)走向一場全新的變革。

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