大瑞鐵路高黎貢山隧道BIM施工應(yīng)用研究

路耀邦，卓 越，司景釗，張建設(shè)

(1.中鐵隧道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 511458；2.廣東省隧道結(jié)構(gòu)智能監(jiān)控與維護(hù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 511458；3.中鐵隧道局集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 511458)

0 引言

"交通強(qiáng)國(guó)，鐵路先行"，鐵路工程建設(shè)在我國(guó)交通強(qiáng)國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程中的作用日益突出，而鐵路工程信息化在鐵路建設(shè)現(xiàn)代化發(fā)展中的作用舉足輕重。2013年，中國(guó)鐵路總公司開(kāi)始推進(jìn)以BIM技術(shù)為核心的鐵路工程信息化工作，正式開(kāi)展BIM技術(shù)應(yīng)用和配套標(biāo)準(zhǔn)的研究工作[1]，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路項(xiàng)目進(jìn)度、安全、質(zhì)量等的有效管控[2]。當(dāng)前，雖然BIM技術(shù)給鐵路隧道帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇，但與其他行業(yè)相比，鐵路隧道BIM技術(shù)尚未得到系統(tǒng)應(yīng)用，仍處于發(fā)展起步階段[3-4]。

趙璐等[5]以西成鐵路清涼山隧道為例，開(kāi)發(fā)了BIM施工管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了隧道施工的數(shù)字化、可視化和集成化管理，促進(jìn)了BIM技術(shù)在鐵路隧道中的施工應(yīng)用；王金國(guó)等[6]以張吉懷鐵路鳳凰隧道為背景，基于BIM5D+智能平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能拼模、場(chǎng)地布置、技術(shù)交底、進(jìn)度模擬及成果展示等，提高了隧道施工信息化管理水平；智鵬等[7]針對(duì)京張高鐵清華園盾構(gòu)隧道的重難點(diǎn)，深入研究BIM、大數(shù)據(jù)、三維激光掃描等關(guān)鍵技術(shù)，解決了盾構(gòu)隧道施工中的風(fēng)險(xiǎn)源、安全質(zhì)量隱患、關(guān)鍵進(jìn)度節(jié)點(diǎn)等問(wèn)題；劉鈞祥[8]結(jié)合某鐵路隧道開(kāi)展三維可視化、工程量統(tǒng)計(jì)、4D施工模擬、成本管控、碰撞檢測(cè)等應(yīng)用，效果明顯；王瀟瀟等[9]、姬付全等[10]利用BIM虛擬仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鐵路隧道施工方案的3D可視化設(shè)計(jì)與交底、4D虛擬施工推演與優(yōu)化。

綜上所述，BIM作為一項(xiàng)具有革新意義的新技術(shù)，為提高鐵路隧道施工信息化水平注入了活力，但仍處于探索階段，其應(yīng)用點(diǎn)多停留在可視化、虛擬施工、三維交底、工程量計(jì)算等方面，對(duì)鐵路隧道施工中的進(jìn)度、安全、質(zhì)量等雖有涉及，但研究不深?；诖?，利用BIM、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，深入研究鐵路隧道施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量等BIM技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)一步提高鐵路隧道信息化管理水平已成為大勢(shì)所趨。

1 工程概況

高黎貢山隧道位于云南省西部地區(qū)，是國(guó)家"一帶一路"倡議重要通道大瑞鐵路的咽喉控制性工程。隧道全長(zhǎng)34.538 km，全隧采用"貫通平導(dǎo)+1座斜井+2座豎井"的輔助坑道設(shè)置方案及鉆爆+TBM 2種施工方法。隧道建設(shè)規(guī)模宏大，施工技術(shù)要求高，深豎井、長(zhǎng)斜井、長(zhǎng)距離TBM掘進(jìn)等對(duì)項(xiàng)目施工的進(jìn)度管控、工程量核算、人員定位等提出了較高的要求。隧道所處地質(zhì)具有"三高"和"四活躍"的特征，不同地質(zhì)條件高達(dá)18種，其地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工風(fēng)險(xiǎn)高，項(xiàng)目施工對(duì)安全、質(zhì)量等要求嚴(yán)格。因此，以BIM技術(shù)為抓手，開(kāi)展高黎貢山隧道施工進(jìn)度、風(fēng)險(xiǎn)、質(zhì)量等BIM應(yīng)用，以期達(dá)到工期可控、質(zhì)量最優(yōu)、風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)預(yù)防的目的。隧道平面布置如圖1所示。

圖1 高黎貢山隧道平面圖(單位：m)Fig.1 Plan of Gaoligongshan Tunnel (unit:m)

2 高黎貢山隧道BIM模型基本要求

高黎貢山隧道BIM應(yīng)用堅(jiān)持"一個(gè)模型、一個(gè)平臺(tái)、多個(gè)模塊"的理念，對(duì)BIM技術(shù)在隧道設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)進(jìn)行探索和實(shí)踐。為確保三維隧道模型與二維施工圖信息保持一致，而且滿(mǎn)足后續(xù)隧道施工BIM應(yīng)用，在BIM應(yīng)用策劃階段，應(yīng)對(duì)隧道BIM模型的建模精度、命名規(guī)則、編碼規(guī)則等提前約定。

2.1 建模精度

建模精度是BIM幾何信息的全面性、細(xì)致程度及準(zhǔn)確性指標(biāo)[11]。結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)，采用Bentley平臺(tái)的OpenRoads Designer創(chuàng)建地形、線(xiàn)路、襯砌結(jié)構(gòu)等模型，Prostructure創(chuàng)建鋼拱架、錨桿、鋼筋網(wǎng)片、連接筋、二次襯砌鋼筋等模型。在建模過(guò)程中堅(jiān)持"夠用就好"的原則，模型精度達(dá)到LOD4.0(施工深化設(shè)計(jì)階段)，具體為：初期支護(hù)模型預(yù)切分精細(xì)到現(xiàn)場(chǎng)施工的每一循環(huán)鋼架間距、二次襯砌模型預(yù)切分以模板臺(tái)車(chē)中的模板長(zhǎng)度為一個(gè)單元。隧道模型中的每個(gè)構(gòu)件均按照設(shè)計(jì)的尺寸、空間位置、材質(zhì)等信息建立，形成一個(gè)基礎(chǔ)的三維高黎貢山隧道模型，該模型集成構(gòu)件的幾何信息和非幾何信息。以正在施工的1#斜井主井為例，其Ⅳ級(jí)圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)建模精度見(jiàn)表1。

表1 1#斜井主井Ⅳ級(jí)圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)建模精度Table 1 Modeling accuracy of Grade Ⅳ surrounding rock support structure in #1 inclined shaft (main shaft)

2.2 命名及編碼規(guī)則

不同的隧道圍巖級(jí)別對(duì)應(yīng)不同的襯砌結(jié)構(gòu)類(lèi)型，為使隧道模型的構(gòu)件名稱(chēng)與二維圖紙中的名稱(chēng)一致，需要對(duì)同一類(lèi)型的構(gòu)件統(tǒng)一命名。結(jié)合高黎貢山隧道的特點(diǎn)，在符合隧道設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，構(gòu)件命名遵循現(xiàn)有鐵路隧道模型的構(gòu)件命名規(guī)則[5,11-12]，最終確定選取"構(gòu)件名稱(chēng)-圍巖級(jí)別+襯砌類(lèi)型"的方式命名。高黎貢山隧道BIM模型構(gòu)件命名規(guī)則如圖2所示。

圖2 高黎貢山隧道BIM模型構(gòu)件命名規(guī)則Fig.2 Naming rule for Gaoligongshan Tunnel BIM model component

此外，還需創(chuàng)建唯一的隧道模型構(gòu)件編碼體系，構(gòu)件編碼包含單位工程名稱(chēng)、構(gòu)件名稱(chēng)、圍巖級(jí)別、襯砌類(lèi)型、里程位置等信息，采用"單位工程名稱(chēng)首字母-構(gòu)件名稱(chēng)首字母-圍巖級(jí)別+襯砌類(lèi)型-里程位置"的規(guī)則進(jìn)行編碼。高黎貢山隧道BIM模型構(gòu)件的編碼規(guī)則如圖3所示。

圖3 高黎貢山隧道BIM模型構(gòu)件編碼規(guī)則Fig.3 Coding rules for Gaoligongshan Tunnel BIM model component

3 高黎貢山隧道BIM施工應(yīng)用

3.1 施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)管控應(yīng)用

針對(duì)高黎貢山特長(zhǎng)鐵路隧道多工作面同時(shí)施工的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)多工作面施工進(jìn)度可視可控，提出了基于BIM的高黎貢山隧道施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)管控方法，其基本思路是以BIM施工管理平臺(tái)為載體，將高黎貢山隧道模型與施工進(jìn)度計(jì)劃相關(guān)聯(lián)，施工過(guò)程中收集、填報(bào)施工進(jìn)度信息、材料消耗信息，最終實(shí)現(xiàn)三維進(jìn)度信息可視化、進(jìn)度預(yù)警及偏差分析。基于BIM的高黎貢山隧道施工進(jìn)度管控如圖4所示。

圖4 基于BIM的高黎貢山隧道施工進(jìn)度管控圖Fig.4 Construction progress control diagram of Gaoligongshan Tunnel based on BIM

采用輕量化工具M(jìn)odel Factory對(duì)隧道模型進(jìn)行輕量化處理后，將預(yù)切分好的初期支護(hù)和二次襯砌模型對(duì)應(yīng)上傳至BIM平臺(tái)中相應(yīng)任務(wù)的WBS下。在隧道施工中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員基于平臺(tái)填報(bào)每條任務(wù)當(dāng)天的施工進(jìn)度信息及材料消耗信息。借助二次開(kāi)發(fā)的手段，基于BIM平臺(tái)中的高黎貢山隧道模型可實(shí)時(shí)三維展示隧道施工進(jìn)度信息，直觀反映隧道初期支護(hù)工作面的位置(本項(xiàng)目以隧道初期支護(hù)施工信息代表隧道施工進(jìn)度信息)。

同時(shí)，通過(guò)WBS中計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度的對(duì)比，及時(shí)掌握隧道施工進(jìn)度超前或滯后情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)該條任務(wù)或整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度預(yù)警。讓項(xiàng)目管理人員清晰直觀地查看隧道施工進(jìn)度，及時(shí)開(kāi)展進(jìn)度偏差分析，確保實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度趨于一致[13]，達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度的動(dòng)態(tài)管控。1#豎井主副井施工進(jìn)度可視化及預(yù)警如圖5所示，基于1#豎井主副井三維模型顏色的變化可形象展示豎井當(dāng)前施工進(jìn)度信息，通過(guò)隧道WBS進(jìn)度條顏色的變化(綠色表示正常，紅色表示滯后)查看該施工任務(wù)正常還是滯后，基于平臺(tái)推送預(yù)警信息，及時(shí)進(jìn)行進(jìn)度偏差分析。

圖5 1#豎井主副井施工進(jìn)度可視化及預(yù)警Fig.5 Construction progress visualization and early warning of #1 main and auxiliary shaft

3.2 工程量多維度計(jì)算對(duì)比應(yīng)用

工程量多維度計(jì)算對(duì)比是實(shí)現(xiàn)成本控制的有效手段[14],而傳統(tǒng)只分析一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的工程量節(jié)超顯然不利于項(xiàng)目精細(xì)化管理。因此，在高黎貢山隧道BIM算量過(guò)程中，基于項(xiàng)目BIM施工管理平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，在平臺(tái)上按照時(shí)間維度、工序維度、區(qū)域(空間位置)維度等計(jì)算材料的節(jié)超情況，實(shí)現(xiàn)隧道多維度工程量計(jì)算及對(duì)比。通過(guò)多維度工程量對(duì)比，發(fā)現(xiàn)工程量計(jì)算過(guò)程中存在的偏差，達(dá)到對(duì)項(xiàng)目材料節(jié)超的有效管控。高黎貢山隧道工程量多維度計(jì)算對(duì)比的維度劃分及內(nèi)容見(jiàn)圖6。

圖6 工程量多維度計(jì)算對(duì)比的維度劃分及內(nèi)容Fig.6 Dimension division and content of multi-dimensional calculation comparison of engineering quantities

以區(qū)域維度為例，輸入隧道起始里程和終止里程，選擇任一種材料類(lèi)型，則平臺(tái)會(huì)自動(dòng)輸出該材料在此里程范圍內(nèi)計(jì)劃量和實(shí)耗量的節(jié)超對(duì)比曲線(xiàn)，實(shí)際消耗量由一線(xiàn)技術(shù)人員當(dāng)天填報(bào)，計(jì)劃用量自動(dòng)從隧道模型相應(yīng)里程內(nèi)抓取該材料的設(shè)計(jì)用量。以二次襯砌混凝土算量對(duì)比為例，按區(qū)域維度查看某鉆爆段二次襯砌混凝土的工程量對(duì)比(見(jiàn)圖7)，該代表段每循環(huán)混凝土設(shè)計(jì)用量189.0 m3，實(shí)耗量為205.5～217.8 m3，形象直觀地展示了每循環(huán)混凝土節(jié)超對(duì)比情況，以便及時(shí)采取措施控制材料超耗。

圖7 按區(qū)域維度查看出口正洞鉆爆段二次襯砌混凝土的設(shè)計(jì)與實(shí)際用量Fig.7 Design and actual dosage of secondary lining concrete in the drilling and blasting section at exit of main tunnel according to regional dimension

基于BIM的高黎貢山隧道多維算量技術(shù)可按不同維度分門(mén)別類(lèi)統(tǒng)計(jì)出不同材料的節(jié)超情況，工程量計(jì)算過(guò)程快、精度高，為高黎貢山隧道施工資源的動(dòng)態(tài)調(diào)整和材料節(jié)超對(duì)比控制提供了數(shù)據(jù)支撐。

3.3 施工風(fēng)險(xiǎn)管控應(yīng)用

3.3.1 人員定位管理

針對(duì)特長(zhǎng)鐵路隧道多作業(yè)面施工中的人員安全問(wèn)題，采用BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，基于BIM施工管理平臺(tái)研發(fā)了長(zhǎng)大隧道施工人員定位功能。在高黎貢山隧道中以一定的間隔布置RFID標(biāo)簽和無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員攜帶讀寫(xiě)器采用反向散射技術(shù)探測(cè)RFID標(biāo)簽的位置，進(jìn)而確定人員位置。隨后將信息發(fā)送至無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)將定位信息發(fā)送至隧道洞口基站，進(jìn)而再傳輸至監(jiān)控室，最后通過(guò)芯片源在BIM模型中的位置，確定現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員在隧道中的具體位置。高黎貢山隧道人員定位系統(tǒng)組成如圖8所示。

圖8 基于BIM技術(shù)的隧道人員定位系統(tǒng)組成Fig.8 Composition of tunnel personnel positioning system based on BIM technology

基于BIM技術(shù)的隧道人員定位技術(shù)可實(shí)時(shí)查看隧道內(nèi)人員數(shù)量及分布情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道施工人員的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，當(dāng)有突發(fā)事件時(shí)，可及時(shí)掌握施工人員位置，指揮人員撤離，提高應(yīng)急救援效率。

3.3.2 不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)管理

1)不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)展示及預(yù)警。高黎貢山隧道先后穿越19條斷層破碎帶，為確保隧道穿越斷層破碎帶地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)可視可控，根據(jù)前期勘探結(jié)果，在隧道相應(yīng)里程位置處構(gòu)建斷層破碎帶模型?；谒淼廊S進(jìn)度可視化模型實(shí)時(shí)查看隧道施工進(jìn)度，及時(shí)掌握掌子面位置與斷層之間的距離，當(dāng)二者距離小于30 m時(shí)，BIM平臺(tái)會(huì)自動(dòng)推送預(yù)警信息，提示主動(dòng)采取防控措施，降低現(xiàn)場(chǎng)施工風(fēng)險(xiǎn)。隧道掌子面位置與斷層位置關(guān)系如圖9所示。

圖9 隧道掌子面(綠色)與斷層(紅色)的位置關(guān)系Fig.9 Position relationship between tunnel face (in green) and fault (in red)

2)不良地質(zhì)特征查詢(xún)。梳理19條斷層破碎帶的特征，形成斷層特征表，整理每條斷層的二維地質(zhì)縱剖面圖，將每條斷層的特征表和二維地質(zhì)縱剖面圖與三維不良地質(zhì)模型掛接，以二維和三維聯(lián)動(dòng)方式，基于三維進(jìn)度可視化模型實(shí)時(shí)查看每條斷層破碎帶對(duì)應(yīng)的特征及二維縱斷面地質(zhì)情況，形象地展示隧道地質(zhì)特征，及時(shí)揭露施工風(fēng)險(xiǎn)，采取處理措施降低隧道施工風(fēng)險(xiǎn)。圖10為二維和三維聯(lián)動(dòng)查詢(xún)不良地質(zhì)特征信息界面。

圖10 二維和三維聯(lián)動(dòng)查詢(xún)不良地質(zhì)特征信息界面Fig.10 2D and 3D linkage query interface for adverse geological features section

3.3.3 圍巖變形管理及預(yù)警

將BIM技術(shù)與監(jiān)控量測(cè)技術(shù)數(shù)據(jù)集成，按照現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的測(cè)點(diǎn)布置方案，在隧道模型中創(chuàng)建測(cè)點(diǎn)模型，并對(duì)測(cè)點(diǎn)模型唯一編號(hào)，采用數(shù)據(jù)集成技術(shù)，將現(xiàn)有監(jiān)控量測(cè)平臺(tái)與BIM平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)平臺(tái)中測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)模型中。在不增加現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員工作量的前提下，實(shí)現(xiàn)基于BIM模型測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)、變形曲線(xiàn)及狀態(tài)的實(shí)時(shí)查看[15]。

基于BIM平臺(tái)中的高黎貢山隧道測(cè)點(diǎn)模型，可查看最近1周、最近1月或自定義時(shí)間段內(nèi)的歷時(shí)曲線(xiàn)圖、變化速率曲線(xiàn)圖等。當(dāng)測(cè)點(diǎn)預(yù)警時(shí)，測(cè)點(diǎn)顏色變?yōu)榧t色，形象直觀地展示了隧道圍巖穩(wěn)定狀態(tài)，提示現(xiàn)場(chǎng)人員提前采取控制措施，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工安全。高黎貢山隧道出口平導(dǎo)某斷面測(cè)點(diǎn)模型及其測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖11和圖12。

圖11 出口平導(dǎo)某斷面測(cè)點(diǎn)模型Fig.11 Measuring point model of a cross-section at exit drift

圖12 測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化曲線(xiàn)Fig.12 Variation curve of measuring point data

3.4 施工質(zhì)量監(jiān)控應(yīng)用

3.4.1 超欠挖質(zhì)量控制

針對(duì)鉆爆法隧道超欠挖情況嚴(yán)重的現(xiàn)狀，在高黎貢山隧道鉆爆段施工時(shí)進(jìn)行超欠挖檢測(cè)。采用Trimble TX8激光掃描儀對(duì)隧道斷面進(jìn)行快速掃描，準(zhǔn)確記錄其三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)圖像處理得到完整的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲取每個(gè)斷面超欠挖點(diǎn)的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并重建出三維隧道模型?；贐IM軟件構(gòu)建隧道理論開(kāi)挖模型，將重建模型與理論開(kāi)挖模型進(jìn)行對(duì)比分析，得到隧道初期支護(hù)超欠挖的位置和工程量，及時(shí)掌握隧道超欠挖情況，優(yōu)化施工工序，提高隧道施工質(zhì)量，同時(shí)也為項(xiàng)目成本控制提供了數(shù)據(jù)支撐。以平導(dǎo)某段隧道超欠挖為例，將其理論開(kāi)挖模型與點(diǎn)云重建模型相對(duì)比，見(jiàn)圖13。

圖13 平導(dǎo)某段初期支護(hù)超欠挖分析(單位:m)Fig.13 Analysis of overbreak and underbreak of primary support of a section of drift (unit:m)

3.4.2 TBM掘進(jìn)參數(shù)控制

通常情況下，查看和分析高黎貢山隧道TBM掘進(jìn)的各項(xiàng)參數(shù)只能在TBM的監(jiān)控室內(nèi)進(jìn)行。通過(guò)信息集成技術(shù)，基于BIM施工管理平臺(tái)可實(shí)時(shí)查看TBM的工作狀態(tài)、掘進(jìn)參數(shù)(推力、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、貫入度等)、進(jìn)尺(日累、月累)、掘進(jìn)姿態(tài)及形象進(jìn)度等信息，隨時(shí)掌握TBM設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，提高TBM掘進(jìn)質(zhì)量。

此外，利用BIM從多維度、多角度對(duì)不同地層條件下TBM掘進(jìn)參數(shù)及掘進(jìn)姿態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)出該地層條件下掘進(jìn)參數(shù)的建議值，為后續(xù)TBM掘進(jìn)參數(shù)的選取提供參考。TBM掘進(jìn)參數(shù)查看界面如圖14所示。

3.4.3 安全質(zhì)量過(guò)程監(jiān)控

在高黎貢山隧道施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員定期或不定期對(duì)隧道安全質(zhì)量進(jìn)行檢查，并以照片、視頻及文字等方式描述安全質(zhì)量問(wèn)題，隨后將安全質(zhì)量問(wèn)題以圖釘?shù)姆绞綐?biāo)識(shí)在隧道模型構(gòu)件中，從而可視化展現(xiàn)高黎貢山隧道安全質(zhì)量問(wèn)題?；谒淼腊踩|(zhì)量模型可實(shí)現(xiàn)：1)任意點(diǎn)擊模型中的問(wèn)題圖釘，可快速查閱該處隧道存在安全質(zhì)量問(wèn)題的詳細(xì)信息；2)對(duì)安全質(zhì)量檢查的整改情況持續(xù)跟蹤，在線(xiàn)完成隧道安全質(zhì)量問(wèn)題推送、整改、驗(yàn)收等工作，確保安全質(zhì)量檢查工作形成閉環(huán)，提高處理效率，降低安全隱患，便于問(wèn)題追溯，實(shí)現(xiàn)隧道施工安全質(zhì)量有序可控。高黎貢山隧道安全質(zhì)量問(wèn)題過(guò)程監(jiān)控流程和1#斜井主副井安全質(zhì)量問(wèn)題圖釘分別如圖15、圖16所示。

(a)

圖15 基于BIM的安全質(zhì)量過(guò)程監(jiān)控流程Fig.15 Safety and quality process monitoring flowchart based on BIM

圖16 1#斜井主副井安全質(zhì)量問(wèn)題圖釘Fig.16 Safety and quality problem pushpins of #1 main and auxiliary shaft

此外，基于BIM施工管理平臺(tái)將安全質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，形成高黎貢山隧道安全質(zhì)量問(wèn)題庫(kù)，針對(duì)不同檢查單位的檢查情況、檢查結(jié)果、整改情況，按照檢查時(shí)間、檢查單位、單位及分部工程等分別輸出相應(yīng)安全質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)，設(shè)定安全質(zhì)量問(wèn)題整改期限，二級(jí)預(yù)警，黃色提醒、紅色報(bào)警?；贐IM的高黎貢山隧道安全質(zhì)量問(wèn)題查詢(xún)界面如圖17所示。

圖17 基于BIM的高黎貢山隧道安全質(zhì)量問(wèn)題查詢(xún)界面Fig.17 Query interface of safety and quality problems in Gaoligongshan Tunnel based on BIM

4 結(jié)論與建議

本文以大瑞鐵路高黎貢山隧道為依托，將BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)集成等技術(shù)相結(jié)合，基于BIM施工管理平臺(tái)開(kāi)展了多維算量、進(jìn)度動(dòng)態(tài)管控、風(fēng)險(xiǎn)管控、安全質(zhì)量監(jiān)控等深入應(yīng)用研究，主要結(jié)論如下：

1)基于施工進(jìn)度模型開(kāi)展進(jìn)度管理及工程量多算對(duì)比，依據(jù)BIM施工管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)隧道三維進(jìn)度信息可視化、進(jìn)度偏差分析及預(yù)警等功能，同時(shí)提出從時(shí)間、工序、區(qū)域等3個(gè)維度計(jì)算材料節(jié)超，解決了傳統(tǒng)僅以時(shí)間軸分析工程量而引起的算量不精細(xì)的難題。在完成隧道施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)管控的同時(shí)，從多維度掌握材料節(jié)超，為有效控制成本提供數(shù)據(jù)支撐。

2)基于BIM的隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管控應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了BIM與物聯(lián)網(wǎng)、隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)的集成應(yīng)用，依據(jù)三維可視化模型生動(dòng)形象地展示了隧道圍巖穩(wěn)定狀態(tài)、隧道內(nèi)人員數(shù)量及分布情況，并以二、三維聯(lián)動(dòng)方式實(shí)時(shí)查看隧道不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及其特征信息。及時(shí)準(zhǔn)確地獲取隧道不良地質(zhì)、圍巖狀態(tài)及人員分布情況，既確保了隧道施工安全，又實(shí)現(xiàn)了安全風(fēng)險(xiǎn)的主動(dòng)預(yù)防。

3)基于BIM的隧道施工質(zhì)量應(yīng)用，將暗挖段的超欠挖質(zhì)量控制、TBM段的掘進(jìn)控制與BIM相結(jié)合，并在三維隧道模型上標(biāo)識(shí)安全質(zhì)量問(wèn)題，形成本項(xiàng)目的安全質(zhì)量問(wèn)題庫(kù)。及時(shí)掌握隧道超欠挖和TBM掘進(jìn)質(zhì)量情況，實(shí)現(xiàn)隧道施工質(zhì)量的事中控制；基于三維模型對(duì)施工中出現(xiàn)的安全質(zhì)量問(wèn)題閉環(huán)處理，分類(lèi)統(tǒng)計(jì)安全質(zhì)量問(wèn)題，達(dá)到對(duì)隧道施工質(zhì)量的事后控制，在保證隧道施工安全質(zhì)量有序可控的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)安全質(zhì)量問(wèn)題可追溯。

BIM技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上提高了鐵路隧道施工管理水平，但在平臺(tái)開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)集成等方面仍存在技術(shù)瓶頸，需在下一階段開(kāi)展更深層次的研究，充分挖掘BIM技術(shù)在隧道施工階段的應(yīng)用價(jià)值，提升鐵路隧道施工的信息化、智能化水平。