BIM技術(shù)在公路隧道工程設(shè)計中的應(yīng)用分析

高嘉麗

（云南建投基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司，云南昆明 665000）

0 前言

BIM技術(shù)具體指的是建設(shè)工程的一種數(shù)字化表達形式，也是一種通過創(chuàng)建項目數(shù)據(jù)開展全生命周期業(yè)務(wù)的過程。BIM模型使用的是三維可視化數(shù)字模型作為基礎(chǔ)，通過創(chuàng)建模型，來實現(xiàn)管理和技術(shù)方面的合理應(yīng)用，比如進度管理、工藝模擬、成本管理以及材料管理，這樣可以在一定程度上有效提升公路隧道工程的整體質(zhì)量和管理水平。

1 BIM的技術(shù)特點

1.1 可視化

BIM可視化并不只是簡單的幾何圖形可視化。需要結(jié)合施工現(xiàn)場的真實數(shù)據(jù)來形成模型，在城市隧道中的所有數(shù)據(jù)都需要通過模型來體現(xiàn)出來，比如說所使用到的重量、價格以及材料，這樣可以讓整個隧道工程施工變得更加透明，可視化可以保證相關(guān)技術(shù)人員能夠比較全面地了解隧道施工工程的相關(guān)內(nèi)容，從而為之后的工作奠定基礎(chǔ)[1]。

1.2 優(yōu)化性

城市隧道的整個工程是十分復(fù)雜的，具有一定系統(tǒng)性，往往會涉及很多方面的內(nèi)容，數(shù)據(jù)量和信息都十分繁雜，特別是還需要考慮到時間、施工人員以及工作進度等。利用BIM技術(shù)可以搜集到更多和施工相關(guān)的信息，可以將規(guī)則信息、幾何信息和物理信息進行整合之后，結(jié)合時間來進行施工模擬，為后續(xù)的工作提供重要依據(jù)[2]。

1.3 協(xié)調(diào)性

BIM技術(shù)所生成的信息都可以共享給項目中的其他人，在模型中可以體現(xiàn)呈現(xiàn)出各種問題，這樣可以和用戶就問題進行溝通。比如，在一些建筑之間的分區(qū)、布局以及各種物件的布置往往會出現(xiàn)重疊和沖突，使用BIM技術(shù)可以進行有效處理。在公路隧道實際施工過程中合理使用BIM技術(shù)可以有效提升施工的可靠性和安全性[3]。

1.4 模擬性

BIM技術(shù)有著較輕的模擬功能，在構(gòu)建模型這一基礎(chǔ)上，BIM技術(shù)可以模擬出公路隧道的布局以及形狀，還可以對相關(guān)的場景做詳細模擬，比如說消防模擬、日照模擬、施工模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等，這樣可以保證整個項目的進度更加透明、直觀，所模擬出來的場景也更加逼真。這樣可以便于業(yè)主和相關(guān)工程管理人員詳細掌握工程中的詳細信息，并能夠在一定程度上降低安全事故的發(fā)生，提升公路隧道整體施工質(zhì)量[4]。

1.5 成本核算簡單化

在公路隧道施工中，有很多環(huán)節(jié)復(fù)雜程度較高，涉及大量的信息和數(shù)據(jù)，也涉及不同部門。利用BIM技術(shù)可以有效處理這些信息，通過構(gòu)建BIM模型可以在材料、時間、分工等方面形成一個完善的數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)都和成本有十分密切的關(guān)系，從而形成了工序、空間以及時間之間的維度關(guān)系，相關(guān)工作人員就可以對其中重要的數(shù)據(jù)進行協(xié)調(diào)和抽取。

1.6 可出圖性

在BIM技術(shù)中并不再只是簡單的設(shè)計2D建筑圖，在BIM技術(shù)中結(jié)合了整個模型的協(xié)調(diào)性、可視化，還可以幫助設(shè)計者輸出相關(guān)的管道圖、碰撞檢查報告以及相關(guān)的改進方案，這樣才能更加順利完成工作。此外，合理使用BIM技術(shù)可以將工程設(shè)計圖更加真實地呈現(xiàn)給業(yè)主，這樣可以避免一些溝通上出現(xiàn)的問題。BIM的這些特性可以讓設(shè)計工作變得更加簡便，也可以便于設(shè)計者和業(yè)者之間的溝通，可以對城市隧道項目的進度、成本以及施工這些環(huán)節(jié)進行合理控制[5]。

2 BIM技術(shù)的平臺選擇

現(xiàn)階段BIM技術(shù)發(fā)展得越來越好，在很多領(lǐng)域都普及了BIM技術(shù)。如今比較主流的BIM軟件主要有三家：Dassuit System（達索系統(tǒng)）、Bentley（奔特力）以及Autodesk（歐特克）。對于工程項目來說需要這些軟件來進行支持，利用BIM技術(shù)可以協(xié)調(diào)不同專業(yè)之間的工作。所以，相關(guān)管理人員就需要確定使用何種BIM設(shè)計軟件來開展工作。在一般的BIM設(shè)計軟件中，一般包含了很多的內(nèi)容和功能：①工具層面；②平臺層面。從工具層面來看，BIM軟件需要具備功能結(jié)構(gòu)模塊化以及便捷直觀的特性，在模型圖紙的生成過程中需要具備可視化的要求，這樣可以增強圖紙之間的關(guān)聯(lián)性。

3 BIM技術(shù)在公路隧道施工管理中的應(yīng)用

3.1 公路隧道主體BIM參數(shù)模型的搭建以及工程量分析

在公路隧道工程中合理應(yīng)用BIM技術(shù)，可以得出比較準確的三維坐標數(shù)據(jù)，在這一基礎(chǔ)上能夠形成三維路徑，并得到一個精確的模型。在精細化模型庫中，每個圖族元中都包含有很多的信息，比如說相關(guān)的類型、尺寸、材質(zhì)、形狀以及其他的相關(guān)參數(shù)，參數(shù)化族庫有助于在不同類型之間做詳細對比以及利用。

3.2 模擬三維地質(zhì)構(gòu)造

在公路隧道工程中，相關(guān)工作人員需要結(jié)合地質(zhì)勘探的相關(guān)資料，充分了解隧道內(nèi)部的地質(zhì)形態(tài)、隧道周圍的巖石情況，并結(jié)合隧道工程內(nèi)部的地質(zhì)預(yù)報數(shù)據(jù)信息，這樣可以構(gòu)建出一個完善的BIM參數(shù)模型，在這一模型中應(yīng)用了信息技術(shù)，相關(guān)施工人員可以利用這些信息對施工地區(qū)的圍巖情況進行充分了解，并在這一基礎(chǔ)上進行詳細記錄和分析，這樣可以有效提升公路隧道施工的整體安全性，并在一定程度上縮短施工工期，從而減少不必要的損失，提升經(jīng)濟效益。

3.3 BIM設(shè)計圖審報告

在公路隧道的實際施工過程中，合理應(yīng)用BIM技術(shù)可以提供一個十分準確的參數(shù)模型，并可以對整個施工過程進行模擬。在實際的施工圖審查過程中，流程相對來說是十分簡單的，這主要是對二維施工圖的文件進行審查，其中存在著不少的問題，比如說勘察設(shè)計文件無法進行有效共享，在實際的審圖過程中需要借助一些軟件，審核速度是比較慢的。

3.4 建設(shè)超、欠挖模型

公路隧道相關(guān)施工人員需要結(jié)合全斷面掃描儀來對隧道的開挖信息進行測量，并在這一基礎(chǔ)上通過BIM技術(shù)來搭建出一個隧道開挖輪廓BIM參數(shù)模型。結(jié)合相關(guān)施工圖紙來建設(shè)隧道開挖輪廓BIM模型可以幫助相關(guān)施工人員對超挖、欠挖的位置以及相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行分析，這樣可以統(tǒng)計出比較準確地超挖、欠挖的工程量，為之后的定額核算提供準確依據(jù)。

3.5 建設(shè)監(jiān)控量測以及地質(zhì)超前預(yù)報模型

在進行公路隧道工程的實際施工過程中，相關(guān)施工人員需要對隧道內(nèi)部的收斂以及沉降情況做定期或者不定期監(jiān)測，并在這一過程中收集相關(guān)信息，將這些信息都輸入到BIM信息平臺中，這樣可以對隧道斷面收斂、沉降問題來進行詳細分析，這樣可以得到詳細的公路工程隧道的收斂以及沉降情況，在這一基礎(chǔ)上開展施工預(yù)警工作，這樣可以進一步提升公路隧道工程的安全性，從而保障整個工程的質(zhì)量。

4 BIM技術(shù)在公路隧道工程施工中的應(yīng)用實例

4.1 工程概況

在公路隧道工程的實際施工過程中合理應(yīng)用BIM技術(shù)，本文是以某公路隧道施工作為例進行了詳細分析。在這一實例中，隧道的總體長度為6km，其中所對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的工程支護管樁有1800多個，在實際的施工過程中采用的是邊挖掘邊支護的形式進行施工。

4.2 具體的技術(shù)應(yīng)用

在這一實例中，是按照該工程隧道施工中的技術(shù)應(yīng)用，進行施工技術(shù)的處理。具體來說，技術(shù)應(yīng)用如下：首先是進行采用地質(zhì)勘探技術(shù)，相關(guān)工作人員需要對整個公路隧道區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件進行勘探，并結(jié)合實際的施工技術(shù)來控制其中的關(guān)鍵節(jié)點，并對重要技術(shù)進行分析。將所有和勘探數(shù)據(jù)相關(guān)的信息都錄入到BIM計算機系統(tǒng)中，利用BIM平臺處理這些信息和數(shù)據(jù)，從而生成施工區(qū)域內(nèi)的隧道施工模型，可以為之后工程的順利開展打下堅實基礎(chǔ)。其次，結(jié)合施工隧道中的相關(guān)內(nèi)容做好技術(shù)處理工作是十分重要的，主要是采用土石方挖掘，管狀支護，并進行活土回填，來對其中的技術(shù)控制做比較全面的分析。最后，在施工驗收階段合理使用BIM技術(shù)對數(shù)據(jù)來進行分析和對比，從而落實好驗收處理工作，這樣保證了公路隧道施工安全。

5 存在問題分析及應(yīng)用建議

5.1 問題分析

在施工階段，工作人員利用BIM技術(shù)來開展工作依舊存在著很多的問題。這是因為施工階段信息化水平是比較低的，有很多施工人員還是用以往傳統(tǒng)的施工方式來開展工作，對BIM信息化技術(shù)缺乏正確認識，這樣就導(dǎo)致相關(guān)工作人員在工作中缺乏熱情和積極性，甚至于不愿意使用BIM技術(shù)，這樣就進一步增加了工作人員的工作量。所以，相關(guān)管理人員就需要對施工人員進行培訓(xùn)，增強施工人員對BIM技術(shù)的了解?，F(xiàn)階段BIM應(yīng)用是很難形成企業(yè)大數(shù)據(jù)的。

5.2 應(yīng)用建議

針對上文提出的相關(guān)問題，就需要結(jié)合實際情況采取必要的措施。首先就是構(gòu)建起一個完善的BIM建模體系。施工企業(yè)需要構(gòu)建隧道項目建模的相關(guān)標準，這樣便于企業(yè)開展統(tǒng)一管理，并實現(xiàn)后期施工數(shù)據(jù)的積累，從而為施工企業(yè)的決策提供必要的數(shù)據(jù)支持，提升施工效率。在BIM技術(shù)的實際應(yīng)用方面，相關(guān)工作人員首先要重視起對BIM技術(shù)的重視，將BIM技術(shù)落到實處，這樣可以有效提升施工人員的工作效率，加快項目快速完工。在實際的監(jiān)測過程中，還可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來獲取評估預(yù)警，這樣可以實現(xiàn)三維智能化、可視化。

6 結(jié)語

綜上所述，在公路隧道工程設(shè)計中合理應(yīng)用BIM技術(shù)可以有效提升工作效率，BIM技術(shù)在設(shè)計、審圖以及多個方面都能發(fā)揮出其最大價值，為施工企業(yè)節(jié)約資源和成本，并提升整個公路隧道工程項目的質(zhì)量，為后期的施工工作奠定基礎(chǔ)。