基于BIM技術(shù)的鐵道施工管理探究

周佳樂(lè)

Engineering constructionn 工程施工

基于BIM技術(shù)的鐵道施工管理探究

周佳樂(lè)

（大連交通大學(xué)土木工程學(xué)院，遼寧 大連 116028）

BIM技術(shù)具有關(guān)聯(lián)性好、可以開(kāi)展場(chǎng)景施工模擬、信息可視化等特征，在將BIM技術(shù)運(yùn)用到鐵道施工管理中時(shí)，主要應(yīng)用在鐵道施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、技術(shù)變更管理、施工進(jìn)度管控與質(zhì)量管理、隧道安全風(fēng)險(xiǎn)管理幾個(gè)方面，并在鐵道隧道施工中融入了3D掃描技術(shù)、實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)三維形象進(jìn)度管理以及隧道安全風(fēng)險(xiǎn)管理，不斷提高鐵道施工管理水平。

BIM技術(shù)；鐵道；施工管理

截止至2019年12月，我國(guó)鐵道線總長(zhǎng)度已經(jīng)超過(guò)了13萬(wàn)公里，位居世界第二位。和普通的公路施工建設(shè)相比，鐵道建設(shè)的難度更高，通常情況下鐵道建設(shè)在較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，施工環(huán)境較為惡劣、地質(zhì)特征也較為復(fù)雜，施工階段不合理必然會(huì)影響到施工品質(zhì)。所以，在開(kāi)展鐵道施工時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)要先進(jìn)行山體結(jié)構(gòu)、土壤特征等勘測(cè)以及考察工作，全面了解和掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的迅速發(fā)展，BIM技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在鐵道施工中也積極融入了BIM技術(shù)，有效改善了鐵道施工的管理效果，確保鐵道施工能夠保質(zhì)保量完成，避免產(chǎn)生一定的安全隱患。為了進(jìn)一步探究BIM技術(shù)在鐵道施工管理中的運(yùn)用，本文重點(diǎn)分析了BIM技術(shù)的內(nèi)涵，及BIM技術(shù)在鐵道施工管理以及鐵道隧道施工中的應(yīng)用，為不斷提升鐵道施工管理品質(zhì)提供幫助。

1 BIM技術(shù)概述

圖1 BIM技術(shù)應(yīng)用示意圖

BIM技術(shù)是借助于數(shù)字化方法實(shí)現(xiàn)建筑工程設(shè)計(jì)、建造以及管理工作，也稱(chēng)之為建筑信息模型，是加強(qiáng)數(shù)字化技術(shù)運(yùn)用的重要途徑[1]。在開(kāi)展鐵道施工建設(shè)過(guò)程中，BIM技術(shù)可以對(duì)鐵道建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理與控制，為鐵道施工建設(shè)提供幫助，確保鐵道施工能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)順利完成，是現(xiàn)階段鐵道工程施工過(guò)程中經(jīng)常運(yùn)用的一種數(shù)字化技術(shù)，如圖1所示為BIM技術(shù)的應(yīng)用示意圖。BIM技術(shù)在推動(dòng)鐵道施工管理發(fā)展上發(fā)揮了重要的作用，也表現(xiàn)出了非常鮮明的特征，具體如下。

1.1 關(guān)聯(lián)性好

通過(guò)BIM技術(shù)的運(yùn)用，可以加強(qiáng)鐵道施工企業(yè)、設(shè)計(jì)企業(yè)以及投資企業(yè)三者的溝通與交流。通過(guò)BIM技術(shù)形成的施工模型，能夠開(kāi)展模型與對(duì)象的對(duì)比與分析工作，并提高兩者的關(guān)聯(lián)性[2]。例如，當(dāng)鐵道施工過(guò)程中橋臺(tái)方位出現(xiàn)了改變，BIM技術(shù)能夠自主提取出與這部分施工相關(guān)的施工主體，并要求該主體立即進(jìn)行優(yōu)化與改正。

1.2 開(kāi)展場(chǎng)景施工模擬

依照設(shè)計(jì)人員提供的鐵道施工方案以及施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工模擬，同時(shí)在實(shí)踐模擬施工過(guò)程中尋找出設(shè)計(jì)方案中存在的問(wèn)題，同時(shí)針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題制定切實(shí)可行的更改方案，確保鐵道施工的順利進(jìn)行。

1.3 信息可視化

BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)鐵道施工過(guò)程中的各項(xiàng)信息可視化。將鐵道各個(gè)施工階段的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)紹IM平臺(tái)上，BIM平臺(tái)就可以根據(jù)這些信息自動(dòng)生成相應(yīng)的可視化模型，之后基于構(gòu)建的可視化模型為鐵道設(shè)計(jì)、施工以及管理工作提供幫助，并進(jìn)一步提升鐵道施工管理水平[3]。

2 基于BIM技術(shù)的鐵道施工管理研究

2.1 在鐵道施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

鐵道施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)牽涉的內(nèi)容與項(xiàng)目較多，并且由于鐵道施工環(huán)境較為復(fù)雜和惡劣，一定程度上提高了設(shè)計(jì)的總體難度。然而基于BIM技術(shù)可以將現(xiàn)場(chǎng)情況模擬出來(lái)，設(shè)計(jì)人員能夠更加直觀、清晰的查看到設(shè)計(jì)的各個(gè)局部細(xì)節(jié)，從而對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。例如在進(jìn)行鐵道工程電纜橋架規(guī)劃與各個(gè)變壓器防火墻設(shè)置工作中，利用BIM技術(shù)，能夠?qū)⒔ㄔO(shè)結(jié)果模擬出來(lái)，一方面能夠精準(zhǔn)測(cè)量到相鄰變壓器之間的距離，查看其是否滿(mǎn)足大于標(biāo)準(zhǔn)安全距離數(shù)值，同時(shí)對(duì)各個(gè)變壓器的具體規(guī)劃位置與布局進(jìn)行重新優(yōu)化；另一方面，通過(guò)BIM技術(shù)的運(yùn)用，也能夠模擬出不同電纜加強(qiáng)的建設(shè)位置以及線路走向，從而有效防止出現(xiàn)線路交叉的現(xiàn)象，同時(shí)可以對(duì)線路規(guī)劃進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，最大程度降低線纜鋪設(shè)長(zhǎng)度，節(jié)約工程施工成本。

2.2 在技術(shù)變更管理上的應(yīng)用

在開(kāi)展鐵道施工時(shí)，管理人員要定期將現(xiàn)場(chǎng)施工狀況以圖片或者視頻方式傳輸?shù)紹IM平臺(tái)，緊接著將其與施工設(shè)計(jì)中的立體模型進(jìn)行比對(duì)與探究，查看是否與設(shè)計(jì)模型存在出入，當(dāng)發(fā)現(xiàn)施工建設(shè)存在問(wèn)題時(shí)，要立即對(duì)問(wèn)題出現(xiàn)位置進(jìn)行二次信息收集，并將詳細(xì)拍攝的視頻或者圖片等傳輸?shù)紹IM平臺(tái)，同時(shí)與相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通交流，探討出解決問(wèn)題的方案，及時(shí)更正施工上的問(wèn)題[4]。當(dāng)技術(shù)設(shè)計(jì)上出現(xiàn)施工變更時(shí)，也可以在BIM平臺(tái)上操作，及時(shí)將更改的地方與要求傳輸?shù)紹IM平臺(tái)上，施工單位在接收到變更通知以后，要以新變更標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行鐵道施工，進(jìn)一步強(qiáng)化鐵道施工的管理水平。

2.3 在施工進(jìn)度管控與質(zhì)量管理上的應(yīng)用

將鐵道工程施工中的所有環(huán)節(jié)都導(dǎo)入到BIM平臺(tái)，依托于BIM模型完整、形象的展示出鐵道施工中各個(gè)環(huán)節(jié)的三維動(dòng)態(tài)效果圖，然后系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)施工環(huán)節(jié)的任務(wù)與特征，預(yù)測(cè)出相應(yīng)的施工周期，從而評(píng)估出整個(gè)施工進(jìn)度。此外，將BIM平臺(tái)評(píng)估出的施工進(jìn)度表作為實(shí)際鐵道施工的工程進(jìn)度標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在施工過(guò)程中加強(qiáng)實(shí)際施工進(jìn)度與理論工程施工進(jìn)度的對(duì)比與分析，獲得鐵道施工質(zhì)量控制的報(bào)表，從而精準(zhǔn)的掌握鐵道施工工程進(jìn)度，確保整個(gè)工程能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。

BIM技術(shù)在鐵道施工質(zhì)量管理上的應(yīng)用，第一步要在BIM平臺(tái)上構(gòu)建各種問(wèn)題處理模板，比如定期檢查、違規(guī)建設(shè)等，在模板上涵蓋了質(zhì)量問(wèn)題的描述、問(wèn)題上報(bào)以及優(yōu)化記錄等部分。當(dāng)管理人員檢測(cè)到鐵道施工中存在質(zhì)量問(wèn)題，必須要立即按照BIM平臺(tái)上的問(wèn)題處理流程進(jìn)行操作，依托于制定的科學(xué)、合理的處理方法，讓問(wèn)題能夠在較短時(shí)間內(nèi)得以解決，有效改善了鐵道施工的質(zhì)量管理速度[5]。

2.4 上道作業(yè)安全管理

通常情況下，上道作業(yè)安全管理是對(duì)上道工作人員開(kāi)展安全培訓(xùn)與學(xué)習(xí)工作，同時(shí)告知上道人員在施工過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的危險(xiǎn)因素。第一，在進(jìn)行上道人員安全培訓(xùn)與學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)時(shí)，能夠依托于BIM技術(shù)的仿真效果直接將上道工作人員的具體工作場(chǎng)所呈現(xiàn)出來(lái)；同時(shí)結(jié)合VR虛擬技術(shù)讓上道人員在虛擬環(huán)境中開(kāi)展模擬工作訓(xùn)練，讓工作人員能夠事先充分了解工作場(chǎng)所，提高對(duì)施工環(huán)境的適應(yīng)能力。第二，對(duì)危險(xiǎn)因素的提示。借助于BIM技術(shù)，能夠明確各個(gè)上道工作人員的具體崗位，同時(shí)結(jié)合每個(gè)崗位附近的機(jī)械設(shè)備特征、環(huán)境狀況等，提前預(yù)測(cè)出可能會(huì)產(chǎn)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)依照風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)概率的大小對(duì)工作人員進(jìn)行反復(fù)的危險(xiǎn)提醒，有效強(qiáng)化鐵道施工安全管理效果，防范施工建設(shè)中安全事故發(fā)生。

3 BIM技術(shù)在鐵道隧道施工管理中的運(yùn)用

3.1 3D掃描技術(shù)

在開(kāi)展鐵道隧道施工準(zhǔn)備工作中，依托于3D掃描技術(shù)能夠?qū)⑺淼朗┕?chǎng)所的山脈特征以及附近環(huán)境等掃描出來(lái)，并按照固定的比例轉(zhuǎn)化成BIM模型，工程師可以依照掃描得到的BIM模型開(kāi)展鐵道隧道設(shè)計(jì)工作，此外，工程師還可以將設(shè)計(jì)完成的隧道施工方案導(dǎo)入到BIM平臺(tái)上，BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)方案的分析與檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中不合理的地方，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化與調(diào)整，有效提升鐵道隧道施工設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，為鐵道隧道工程施工的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)，也能夠最大可能縮短鐵道隧道施工周期。最后，借助于3D掃描技術(shù)還能夠?qū)﹁F道隧道施工中的各個(gè)截面進(jìn)行掃描，并將獲得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，有助于提升鐵道隧道施工檢測(cè)的速度[6]。

3.2 實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)

實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)的實(shí)現(xiàn)通常是建立在BIM可視化技術(shù)基礎(chǔ)上，依托于該技術(shù)，可以將鐵道隧道施工場(chǎng)所的環(huán)境以及數(shù)據(jù)信息等收集起來(lái)并傳輸?shù)紹IM平臺(tái)上，緊接著基于獲得的數(shù)據(jù)信息生成真三維立體模型[7]。在完成三維模型的建設(shè)工作之后，相關(guān)工作人員就可以在計(jì)算機(jī)前開(kāi)展施工模擬訓(xùn)練，并能夠在實(shí)際訓(xùn)練過(guò)程中發(fā)現(xiàn)施工中的問(wèn)題與難點(diǎn)，之后工作人員將體驗(yàn)信息反饋給設(shè)計(jì)工程師，工程師依照實(shí)際情況對(duì)鐵道隧道設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，確保設(shè)計(jì)完成的鐵道隧道施工圖紙具有較高的科學(xué)性，工程施工過(guò)程中也能夠順利進(jìn)行，防止由于設(shè)計(jì)方案錯(cuò)誤產(chǎn)生的返工問(wèn)題，影響到鐵道隧道施工項(xiàng)目的有序開(kāi)展。

3.3 三維形象進(jìn)度管理

BIM技術(shù)除了能夠構(gòu)建鐵道隧道施工三維模型外，也能夠在導(dǎo)入實(shí)際隧道施工數(shù)據(jù)以后，將其和設(shè)定的施工進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比和分析，并將產(chǎn)生的對(duì)比數(shù)據(jù)作為實(shí)際施工的重要標(biāo)準(zhǔn)。工程施工人員將鐵道隧道施工的真實(shí)進(jìn)度數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹IM平臺(tái)上，BIM平臺(tái)就可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息自動(dòng)生成工程進(jìn)度三維模型，之后將BIM平臺(tái)上的控制模型顯示出來(lái)，就能夠?qū)崿F(xiàn)真實(shí)隧道施工進(jìn)度與設(shè)定進(jìn)度的相比較[8]。當(dāng)比對(duì)結(jié)果有較大差異時(shí)，BIM平臺(tái)會(huì)發(fā)出提示信號(hào)，督促相關(guān)施工人員關(guān)注工程進(jìn)度，要求施工人員根據(jù)系統(tǒng)指示更改施工進(jìn)程，同時(shí)也要求工程師對(duì)設(shè)定施工進(jìn)度的合理性進(jìn)行審視，及時(shí)調(diào)整不切實(shí)際的工程進(jìn)度設(shè)定，從而確保鐵道隧道施工能夠按部就班開(kāi)展。

3.4 隧道安全風(fēng)險(xiǎn)管理

和一般的道路施工相比較，鐵道隧道施工環(huán)境非常復(fù)雜，施工過(guò)程中變數(shù)較大，因此在實(shí)際施工開(kāi)展中，往往會(huì)伴隨著較多安全隱患，為了避免相同安全隱患重復(fù)出現(xiàn)，給隧道施工帶來(lái)較大的不良影響，安全管理人員應(yīng)當(dāng)要將鐵道隧道施工中的常見(jiàn)安全隱患、易發(fā)生問(wèn)題的地方與隧道施工的相關(guān)基礎(chǔ)信息等導(dǎo)入到BIM平臺(tái)，之后借助于BIM技術(shù)對(duì)這些安全隱患以及危險(xiǎn)地方進(jìn)行研究與整合，最后將整理后的數(shù)據(jù)信息與構(gòu)建的隧道BIM三維模型聯(lián)系起來(lái)，一方面能夠?yàn)殍F道隧道施工工作提供便利，另一方面也能夠很好的防范常見(jiàn)安全隱患的產(chǎn)生，從而進(jìn)一步提升鐵道隧道施工的安全管理水平，保障鐵道隧道施工項(xiàng)目高效、穩(wěn)定的開(kāi)展。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)是現(xiàn)代鐵道施工建設(shè)中常用的一種數(shù)字化技術(shù)，在提高鐵道施工管理水平上發(fā)揮了重要的作用，受到了許多設(shè)計(jì)與施工單位的喜愛(ài)。本文重點(diǎn)探究了BIM技術(shù)在鐵道施工管理以及鐵道隧道施工管理中的應(yīng)用，可以看出BIM技術(shù)具有非常強(qiáng)大的功能，一方面有助于縮短鐵道施工時(shí)間，另一方面也能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵道施工中的問(wèn)題，確保鐵道施工保質(zhì)保量完成。

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周佳樂(lè)（2000- ），男，漢族，遼寧沈陽(yáng)人，本科在讀，研究方向：鐵道與城市軌道工程。

TU75

A

1007-6344（2021）01-0155-02