BIM技術(shù)在鐵路隧道工程施工管理中的應(yīng)用研究

李新

摘要：BIM技術(shù)是從國外引進(jìn)過來的先進(jìn)三維模型技術(shù)，應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)建造管理的數(shù)據(jù)化工具，通過計(jì)算機(jī)將實(shí)際工程與模擬工程結(jié)合在一起，更方便及時(shí)和直觀得地使設(shè)計(jì)者看到虛擬的三維效果，可以將設(shè)計(jì)者的水平發(fā)揮到極致，并且對(duì)工程的質(zhì)量和安全方面起著至關(guān)重要的作用。本篇文章通過對(duì)BIM技術(shù)概念的分析，論述了鐵路隧道施工中的工作問題，來探討B(tài)IM技術(shù)在鐵路隧道工程管理中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);鐵路隧道;工程施工;管理應(yīng)用

我國的鐵路隧道工程一直是建設(shè)項(xiàng)目中的重點(diǎn)工程，在我國交通運(yùn)輸中有著重要的作用。鐵路的隧道不同于普通公路的隧道，是專供火車行駛的通道，一般修建在山嶺地區(qū)，在修建之前要進(jìn)行山地的具體考察，如開挖隧道是否對(duì)當(dāng)?shù)赝寥涝斐捎绊憦亩鹕绞幕?，因此，在鐵路隧道工程施工過程中存在著一定程度的難度?，F(xiàn)階段，我國最長的隧道有6000多米，坐落于成都和昆明的線路之中。隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，我國在鐵路隧道的施工中加入了很多先進(jìn)的技術(shù)來保障施工過程中的安全性，提高鐵路隧道的質(zhì)量。BIM技術(shù)就是其中的一種，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用到鐵路隧道的施工過程中。

一、什么是BIM技術(shù)

BIM技術(shù)是建設(shè)工程中的一種新型工具，將建筑信息與三維模型聯(lián)系到一起，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個(gè)模型提供完整的，與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫，主要是以計(jì)算機(jī)為主體的電腦輔助設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)可以完成從建設(shè)工程的初始策劃階段到整個(gè)工程結(jié)束后的維護(hù)的全程信息化處理，實(shí)現(xiàn)信息的共享和傳遞，使施工階段的技術(shù)人員可以根據(jù)BIM技術(shù)中產(chǎn)生的信息做出準(zhǔn)確的判斷。它利用現(xiàn)代科技技術(shù)，對(duì)模型實(shí)現(xiàn)完全的復(fù)刻，使建筑在設(shè)計(jì)階段可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際化的操作，所以BIM技術(shù)具有嚴(yán)密性的特點(diǎn)，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，從而為建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)利益方提供了一個(gè)工程信息交換和共享的平臺(tái)。

二、施工過程中的問題

1、技術(shù)方面的問題

因?yàn)樗淼赖奶攸c(diǎn)，所以鐵路隧道大多建在人跡罕至的深山中，這就導(dǎo)致了施工過程中技術(shù)操作方面的困難。很容易因?yàn)槭韬鰧?dǎo)致工程的塌方，在開采洞口的過程中由于對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的不了解，也會(huì)導(dǎo)致技術(shù)選擇上的不準(zhǔn)確，浪費(fèi)人力物力。

2、安全中的問題

由于鐵路隧道大多都是半空作業(yè)，而且受當(dāng)?shù)氐乩項(xiàng)l件和土壤情況的影響，極易發(fā)生山體滑坡，導(dǎo)致施工作業(yè)中的安全不能被保證。另外，在隧道挖掘的過程中，也可能受土質(zhì)或者不規(guī)范作業(yè)的影響導(dǎo)致洞穴塌方，對(duì)工作人員造成威脅。

3、成本上的問題

由于在施工過程中存在過多的意外因素，導(dǎo)致相關(guān)部門在對(duì)施工的成本估算上有著很大的偏差，實(shí)際操作中浪費(fèi)太多的資金，在施工過程中遇到任何風(fēng)險(xiǎn)都可能導(dǎo)致返工或者工程無法再進(jìn)行下去，在保證質(zhì)量和安全的前提下如何加強(qiáng)成本方面的管理是有關(guān)工作人員應(yīng)該抓緊研究思考的問題。

三、BIM技術(shù)在鐵路隧道工程施工管理中的應(yīng)用

1、3D掃描技術(shù)

①工程的前期設(shè)計(jì)方面：在工程前期，利用BIM技術(shù)的三維模式化優(yōu)點(diǎn)，通過3D掃描，將施工現(xiàn)場的山體環(huán)境與比例關(guān)系完全通過計(jì)算機(jī)顯示出來，相關(guān)技術(shù)人員對(duì)計(jì)算機(jī)上的等比例三維圖進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，通過實(shí)際的操作來確定工程中可能出現(xiàn)的問題，再根據(jù)問題找到解決方法，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，降低實(shí)際工程操作中可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)，減少資金支出，提高鐵路隧道工程施工中的工作效率。

②隧道斷面掃描：帶驅(qū)動(dòng)和內(nèi)置的低反射激光裝置的全站儀，2級(jí)可見激光，表面觀測點(diǎn)最大10mm x 20mm的（距離50米）測角精度：5 sec旋轉(zhuǎn)速度：最小50 gon / sec.測距精度： 3mm? ?2 ppm測量速度：3次/ sec

通過3D掃描，可快速準(zhǔn)確的記錄隧道各斷面情況，并形成數(shù)字化存檔信息，大大提高測量人員的工作效率。

③點(diǎn)云分析：通過3D掃描技術(shù)，記錄點(diǎn)云數(shù)據(jù)后進(jìn)行建模，并與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對(duì)比分析，能夠直觀的反應(yīng)隧道超欠挖情況或者成型質(zhì)量，協(xié)助及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場施工中存在的問題，也能夠準(zhǔn)確的得出隧道斷面的混凝土方量，為成本控制提供數(shù)據(jù)支撐。

2、實(shí)時(shí)跟蹤

由于BIM技術(shù)具有可視化的特點(diǎn)，所以可以將此種技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的施工過程中。例如可以通過對(duì)現(xiàn)場實(shí)際工程數(shù)據(jù)的采集，將現(xiàn)場的實(shí)際情況通過BIM技術(shù)投放到三維模型中，向工作人員全景式的展示具體操作情況，如果遇到問題，可以先在電腦上進(jìn)行虛擬操作，查看一下操作的結(jié)果，如果對(duì)工程存在著質(zhì)量隱患，就要放棄這種解決辦法，重新尋找措施。這種應(yīng)用可以有效的對(duì)工程中遇到的困難進(jìn)行處理，減少工程的返工率，提高施工的安全性和可靠性。

3、工程風(fēng)險(xiǎn)問題管理

BIM技術(shù)同時(shí)可以對(duì)當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境進(jìn)行分析和勘測，通過對(duì)土質(zhì)和山體的研究，來確定工程過程中可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警和分類，通過技術(shù)手段將BIM技術(shù)與風(fēng)險(xiǎn)來源結(jié)合到一起，為隧道中的安全管理和質(zhì)量控制提供有效的技術(shù)指導(dǎo)。

4、優(yōu)化工程技術(shù)

基于BIM技術(shù)的優(yōu)化性能，可以對(duì)工程的技術(shù)模式進(jìn)行不間斷的監(jiān)測和處理。事實(shí)上，影響技術(shù)的三種主要因素就是信息采集、復(fù)雜程度和時(shí)間問題，而BIM技術(shù)可以合理的對(duì)工程中的技術(shù)進(jìn)行選擇性優(yōu)化，為實(shí)際的隧道工程提供了真實(shí)有效的信息，包括物理信息和化學(xué)信息等。將BIM模型用于施工過程中的巖溶處置、盾構(gòu)安裝、盾構(gòu)掘進(jìn)、地質(zhì)剖切等關(guān)鍵技術(shù)的方案分析，提升技術(shù)方案溝通效率。另外，BIM技術(shù)也可以對(duì)施工過程進(jìn)行辨別，如果過于復(fù)雜，就要開發(fā)新型技術(shù)模式，不影響工程的進(jìn)度。在時(shí)間的管理上，BIM技術(shù)也可以發(fā)揮其重要的作用。

四、結(jié)語

總而言之，對(duì)于鐵路隧道工程的管理來說，存在著許多復(fù)雜多樣的難點(diǎn)，在引入BIM技術(shù)后，具有非常重要的實(shí)用價(jià)值，有利于提供施工的管理水平，以及可以有效的對(duì)工程進(jìn)行各方面的具體管理，從而在質(zhì)量、安全和成本等方面對(duì)工程進(jìn)行有效的控制，提高工程的工作效率。

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（作者單位：北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司）