BIM技術(shù)在隧道工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

彭輝

（煙臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心，山東 煙臺(tái) 264100）

0 引言

隧道工程是公路工程中的一個(gè)重要組成部分，設(shè)計(jì)施工難度大，要求各專業(yè)間需做好相應(yīng)的溝通協(xié)調(diào)工作，推動(dòng)信息的有效傳遞。將BIM技術(shù)應(yīng)用到隧道工程項(xiàng)目管理中，可為工程的施工建設(shè)提供指導(dǎo)，直觀反映出施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，促進(jìn)施工質(zhì)量和施工精度的提高，減少成本浪費(fèi)。

1 BIM技術(shù)概述

BIM 是指建筑信息模型，能結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息構(gòu)建起三維建筑模型，以數(shù)字化技術(shù)為支撐，為模型打造出切合實(shí)際情況的數(shù)據(jù)信息庫(kù)，將建筑構(gòu)件的幾何信息、狀態(tài)信息、專業(yè)屬性等全部納入信息庫(kù)中。以三維建筑模型為支撐，建筑工程的信息集成化程度能得到顯著提升，也可提供一個(gè)有效的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目利益相關(guān)方信息的交互與共享（見(jiàn)圖1）。

圖1 BIM技術(shù)可支撐的設(shè)計(jì)與建造環(huán)節(jié)

BIM技術(shù)的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）可視化

可視化在建筑領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]，傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)只能提供平面化的圖紙，需要從業(yè)人員依靠自身的經(jīng)驗(yàn)去想象建筑結(jié)構(gòu)形式，BIM 技術(shù)則能將二維平面圖紙轉(zhuǎn)化為三維立體模型，實(shí)現(xiàn)建筑框架的可視化，在生成效果圖及相關(guān)報(bào)表的同時(shí)，也能使得建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)全程都處于可視化狀態(tài)。

（2）協(xié)調(diào)性

建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)性工程，需協(xié)調(diào)各參與主體，以確保工程的順利實(shí)施。BIM 技術(shù)的應(yīng)用使得工作人員可在前期對(duì)可能存在的各種專業(yè)問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成相應(yīng)的協(xié)調(diào)結(jié)果數(shù)據(jù)，提升工程建設(shè)的整體效果。

（3）模擬性

BIM 技術(shù)在對(duì)建筑模型進(jìn)行設(shè)計(jì)的同時(shí)，還可進(jìn)行日照模擬、節(jié)能模擬等，可對(duì)照相應(yīng)的施工組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工情況，確定合理的施工方案[2]。而在后期運(yùn)營(yíng)階段，可對(duì)一些緊急情況的處理進(jìn)行模擬，保證建筑運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

2 工程概況

某城市隧道工程全長(zhǎng)1.82km，采用雙向4 車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為60km/h，隧道本身所處區(qū)域靠近火車(chē)站，車(chē)流量大，對(duì)工程的施工質(zhì)量要求較高。對(duì)隧道工程進(jìn)行整體分析，其屬于綜合性城市隧道工程，涉及項(xiàng)目較多，施工難度大，從確保施工效果的角度，需采用更直觀的方式來(lái)展示設(shè)計(jì)方案和施工圖紙，強(qiáng)化多方協(xié)作?；诖?，在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工管理的過(guò)程中，引入了BIM技術(shù)，打造出了基于BIM的隧道工程項(xiàng)目管理框架。

3 BIM技術(shù)在隧道工程項(xiàng)目管理中的具體應(yīng)用

3.1 在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在隧道工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在模型構(gòu)建方面，隧道工程設(shè)計(jì)包含了多個(gè)環(huán)節(jié)，主要有圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)反饋、圖紙完善、圖紙審核等[3]。在正式施工前，必須確保設(shè)計(jì)施工圖紙的合理性，從設(shè)計(jì)單位、施工單位和建設(shè)單位抽調(diào)專業(yè)技術(shù)人員，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘查獲取的數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建起相應(yīng)的BIM模型，為工程施工方案的設(shè)計(jì)提供參考。對(duì)于總承包單位而言，在隧道工程設(shè)計(jì)階段，可以借助集約化的管理方式，將BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，確保各方主體都能積極參與到BIM模型的構(gòu)建中，了解設(shè)計(jì)方案的具體內(nèi)容和要求。

該工程施工的內(nèi)容具備多樣化和綜合性的特征，設(shè)計(jì)過(guò)程中需做好碰撞檢查工作，看不同專業(yè)間是否存在沖突，圖紙是否合理，是否可以很好地滿足具體施工要求。選擇隧道中的某一段，對(duì)普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行相應(yīng)的碰撞檢測(cè)，以BIM技術(shù)為支撐，建立起相應(yīng)的碰撞結(jié)構(gòu)模型[4]（見(jiàn)圖2）。

圖2 BIM碰撞結(jié)構(gòu)模型

在完成相應(yīng)的碰撞檢測(cè)工作時(shí)，需使用Excel 表格來(lái)呈現(xiàn)檢測(cè)報(bào)告，明確可能存在沖突的結(jié)構(gòu)位置，為后續(xù)的處理提供便利。在碰撞檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，區(qū)域內(nèi)1號(hào)行車(chē)道與襯砌結(jié)構(gòu)發(fā)生了碰撞，如不能及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重后果。設(shè)計(jì)階段可以將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和BIM技術(shù)有機(jī)結(jié)合，管控圖紙中存在的各種錯(cuò)漏?，F(xiàn)場(chǎng)反饋結(jié)果表明，通過(guò)BIM碰撞檢測(cè)的方式，能減少約70%的現(xiàn)場(chǎng)變更問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)的工作量也可降低30%左右，相關(guān)工作人員在查找自身需要的數(shù)據(jù)時(shí)，效率提高了300%。不僅如此，BIM 技術(shù)支持下的三維協(xié)同數(shù)字化設(shè)計(jì)可使得設(shè)計(jì)的過(guò)程更直觀，出圖效率大約可提升20%。借助統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息，將BIM 模型作為核心載體，開(kāi)展數(shù)字化移交，可為設(shè)計(jì)人員提供更準(zhǔn)確、可靠的三維數(shù)據(jù)信息，幫助其對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，確保方案能適應(yīng)復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)環(huán)境[5]。

3.2 在施工階段的應(yīng)用

3.2.1 綜合展示

在工程項(xiàng)目施工中，對(duì)照工程的實(shí)際情況，為了能將項(xiàng)目主體及周邊環(huán)境情況直觀展示出來(lái)，采用了BIM 技術(shù)與GIS 技術(shù)相互結(jié)合的方式，打造“電子沙盤(pán)”，包含圖層控制、底圖切換、飛行漫游等功能，能將BIM 技術(shù)和GIS 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有效互補(bǔ)，提升展示的整體效果，也可對(duì)項(xiàng)目施工階段管理工作的實(shí)施提供支撐。

3.2.2 技術(shù)交底

隧道工程施工技術(shù)交底一般采用設(shè)計(jì)圖紙與文字相互配合的方式，但是，如果施工人員對(duì)圖紙表達(dá)的內(nèi)容存在理解偏差，可能出現(xiàn)工期延誤乃至返工的問(wèn)題。BIM 模型本身具備直觀、可視化的特點(diǎn)，能為項(xiàng)目施工提供指導(dǎo)[6]，使得施工人員通過(guò)更具體、更直觀的三維模型了解施工的具體要求，保證了技術(shù)交底工作的實(shí)施效果。不僅如此，以BIM模型作為支撐，技術(shù)人員在面向施工人員進(jìn)行技術(shù)交底的過(guò)程中，能提供施工細(xì)節(jié)要點(diǎn)，提升交底的有效性，確保施工人員能更精準(zhǔn)地把握現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。以隧道圍巖支護(hù)為例，借助BIM模型，可將細(xì)節(jié)部分清晰地展示出來(lái)，幫助施工人員明確圍巖支護(hù)的關(guān)鍵點(diǎn)和薄弱區(qū)域，保障施工的整體效果。

3.2.3 成本管理

以BIM技術(shù)為支撐對(duì)圖紙進(jìn)行優(yōu)化，能最大限度地避免出現(xiàn)碰撞點(diǎn)，對(duì)分包專業(yè)的施工方式進(jìn)行調(diào)整，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。BIM 模型收集了大量的結(jié)構(gòu)構(gòu)件信息，可以幫助管理人員實(shí)現(xiàn)工程量的快速準(zhǔn)確計(jì)算，為成本管理工作的實(shí)施提供可靠的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，施工技術(shù)人員可通過(guò)對(duì)BIM模型的深入分析和研究，實(shí)現(xiàn)工程量的評(píng)估，也可構(gòu)建相應(yīng)的材料數(shù)據(jù)庫(kù)，明確隧道工程施工建設(shè)中對(duì)各種材料的具體需求，確保限額領(lǐng)料政策的貫徹落實(shí)。將BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的工作流程相結(jié)合，能推動(dòng)施工階段成本管理工作的順利實(shí)施。在實(shí)際操作中，須實(shí)現(xiàn)成本管理工作的精細(xì)化和具體化，優(yōu)化成本管理流程，保證成本管理的效果[7]。

在針對(duì)工程成本進(jìn)行管理的過(guò)程中，需將施工單位的用人成本、材料采購(gòu)成本、材料使用情況等全部考慮在內(nèi)。專業(yè)的BIM軟件可幫助工作人員統(tǒng)計(jì)隧道工程施工中材料的需求和消耗情況，為材料采購(gòu)及使用計(jì)劃的編制提供參考和借鑒。項(xiàng)目部門(mén)工作人員可查閱隧道工程材料的使用情況，通過(guò)有效的審核工作，推行限額領(lǐng)料，確保在實(shí)施項(xiàng)目管理的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)三算對(duì)比。在實(shí)操環(huán)節(jié)，工作人員可在軟件的視口屬性中選擇具體的時(shí)間段進(jìn)行查詢，也可依照經(jīng)過(guò)匹配的構(gòu)件屬性，選擇資源、資金曲線，自動(dòng)生成折線圖。

3.2.4 進(jìn)度控制

以BIM技術(shù)為支撐，通過(guò)模擬相應(yīng)的施工過(guò)程，可預(yù)測(cè)施工進(jìn)度，對(duì)比實(shí)際施工進(jìn)度和模擬施工進(jìn)度的差異，及時(shí)做好施工方案的優(yōu)化調(diào)整。BIM 技術(shù)可對(duì)各種施工信息進(jìn)行收集和整理，相比傳統(tǒng)以管理人員經(jīng)驗(yàn)為核心進(jìn)行進(jìn)度優(yōu)化的方式，BIM 技術(shù)支撐下的精度優(yōu)化更全面、精細(xì)。BIM 信息集成系統(tǒng)能為各專業(yè)的工作人員提供信息交流平臺(tái)，消除信息交流中存在的時(shí)空限制。

施工進(jìn)度一般采用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖描述，但是其欠缺直觀性，對(duì)于隧道工程而言復(fù)雜程度較高，管理人員無(wú)法快速完成施工任務(wù)間邏輯關(guān)系的處理。BIM 技術(shù)可模擬項(xiàng)目施工過(guò)程，幫助管理人員更好地把控施工進(jìn)度，防范施工過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，制定出有效的應(yīng)對(duì)措施，優(yōu)化進(jìn)度方案和施工方案，確保項(xiàng)目順利完成[9]。

3.2.5 安全管理

隧道工程施工中存在安全隱患，需做好安全管理工作。當(dāng)前，許多工程項(xiàng)目會(huì)在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置相應(yīng)的視頻監(jiān)控設(shè)備，可全程監(jiān)控施工中的不安全因素，確保施工環(huán)境的安全性。從項(xiàng)目管理的角度，可將BIM技術(shù)、GIS 技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，將監(jiān)控硬盤(pán)的路線信息接入到云平臺(tái)中，針對(duì)每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)分配相應(yīng)的直播地址，對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控位置，于電子沙盤(pán)中進(jìn)行圖標(biāo)標(biāo)注，工作人員可通過(guò)點(diǎn)擊監(jiān)控圖標(biāo)的方式，在彈出的監(jiān)控窗口查看現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。工程本身現(xiàn)場(chǎng)跨度相對(duì)較大，作業(yè)人員分散，從保障施工人員人身安全的角度，需對(duì)所有人員的信息進(jìn)行整理歸檔，采用一卡通的管理模式采集工作人員的考勤信息和定位信息，要求其在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)和生活區(qū)域時(shí)刷卡進(jìn)入。

3.2.6 監(jiān)測(cè)預(yù)警

結(jié)合該工程的實(shí)際情況，在施工中需進(jìn)行深基坑開(kāi)挖作業(yè)，開(kāi)挖深度達(dá)30m。從保證施工過(guò)程可靠性和安全性的角度，需做好圍護(hù)、支護(hù)體系的監(jiān)測(cè)工作，并直觀展示其變化情況，做好預(yù)警工作?？梢詫㈨?xiàng)目監(jiān)測(cè)信息連接到電子沙盤(pán)，設(shè)置好對(duì)應(yīng)的報(bào)警數(shù)值，加強(qiáng)實(shí)時(shí)預(yù)警?？稍贐IM 模型中建立起相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)模型，添加模型動(dòng)畫(huà)圖標(biāo)，依照預(yù)警等級(jí)設(shè)置不同的圖標(biāo)顏色，做到一目了然[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，將BIM技術(shù)應(yīng)用到隧道工程項(xiàng)目管理中，能提升管理的可視化水平，幫助工作人員查看隧道施工各部分的細(xì)節(jié)，開(kāi)展可視化交底，共享施工信息和數(shù)據(jù)模型，找出施工中存在的問(wèn)題并及時(shí)修改，切實(shí)提高溝通效率，為成本管理、進(jìn)度管理和安全管理等提供支撐，確保隧道工程施工效果，推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)的健康發(fā)展。