王立冬

摘要：文章對(duì)鐵路隧道施工中采用BIM虛擬技術(shù)的應(yīng)用模式進(jìn)行分析，并介紹采用BIM虛擬技術(shù)進(jìn)行鐵路隧道施工的工作流程，重點(diǎn)研究BIM虛擬技術(shù)在鐵路隧道施工中的應(yīng)用情況和效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：BIM虛擬技術(shù)；鐵路隧道施工；應(yīng)用

1引言

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及鐵路事業(yè)的發(fā)展，我國的鐵路工程建設(shè)和通車?yán)锍滩粩嗵岣撸瑸榇龠M(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高有著重要作用。在鐵路工程施工中，隧道施工比較常見且通常具有較大的工程量和施工難度，而且在隧道施工工程中較為狹窄的施工空間中還具有較多的風(fēng)險(xiǎn)因素，所以在隧道施工中進(jìn)行進(jìn)度、質(zhì)量、成本、安全等管理工作的開展則具有較大的難度。在目前全球已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代的背景下，BIM技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)也應(yīng)用于鐵路隧道工程施工中，不僅解決了隧道施工中存在的問題，而且提高了施工效率、質(zhì)量與安全，取得了較好的成果。

2鐵路隧道的BIM應(yīng)用模式

2.1設(shè)計(jì)BIM建模

在鐵路隧道施工中采用BIM技術(shù)，首先要進(jìn)行隧道工程的建模工作，此工作較為繁瑣，也是在隧道施工中采用BIM技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)其應(yīng)用效果起著決定性的作用。但是在進(jìn)行隧道施工工程建模的過程中，由于不同的隧道工程具有不同的地形和地質(zhì)特點(diǎn)，其對(duì)隧道施工也會(huì)產(chǎn)生不同的影響，需要在建模過程中對(duì)影響施工的各種因素進(jìn)行充分考慮，并從以下兩個(gè)方面進(jìn)行建模工作的開展。一是進(jìn)行地形地質(zhì)模型的建立。在此模型中就可以進(jìn)行虛擬場(chǎng)景的布置和對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。二是進(jìn)行隧道建筑模型的建立。此模型對(duì)整個(gè)施工過程的開展以及模擬有著重要作用。在上述模型建立完成之后，工作人員還需要對(duì)施工線路中的實(shí)際相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，并根據(jù)一定的關(guān)系將其在此模型中的地理空間中進(jìn)行整合，這樣就完成了對(duì)虛擬施工環(huán)境的設(shè)計(jì)，且可以避免單一模型在信息處理過程中出現(xiàn)問題。

2.2設(shè)計(jì)BIM交付標(biāo)準(zhǔn)

在鐵路隧道施工中采用BIM技術(shù)時(shí)，眾多因素會(huì)對(duì)BIM模型的應(yīng)用效果產(chǎn)生影響，容易導(dǎo)致在進(jìn)行虛擬施工中與實(shí)際施工存在較大的偏差，從而對(duì)實(shí)際施工中具體施工方案的制定造成干擾。而且此模型的應(yīng)用效果不佳或存在偏差還會(huì)對(duì)隧道施工的后續(xù)施工環(huán)節(jié)造成較大的影響，從而對(duì)隧道施工整體造成影響。這就需要設(shè)計(jì)和施工單位之間進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)，對(duì)模型建立中的編碼規(guī)則、構(gòu)件命名以及構(gòu)件信息粒度等因素按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一。所形成的建模規(guī)則為：一是對(duì)于導(dǎo)管、中控錨桿以及砂漿錨桿來說，其建模單元采用1榀的組件形式，相鄰2榀呈梅花狀布置。二是對(duì)于型鋼鋼架以及格柵鋼架來說，其建模單位采用榀的組件形式，包含鎖腳錨桿、節(jié)點(diǎn)連接板以及節(jié)點(diǎn)螺栓等。三是對(duì)于噴混凝土以及鋼筋網(wǎng)來說，其建模單元采用循環(huán)開挖進(jìn)尺長度，不同圍巖級(jí)別的循環(huán)開外進(jìn)尺長度差別較大，一般為0.5～3.5m。四是對(duì)于仰拱填充、底板、仰拱以及仰拱部防水板來說，其建模單位采用仰拱合車或末班的建筑長度，一般為6～8m。五是對(duì)于無砟軌道基礎(chǔ)、中心蓋板溝、側(cè)溝溝槽等來說，其建模單元采用模板的建筑長度，一般為6～8m。六是對(duì)于拱墻及拱墻部防水板來說，其建模單元采用二襯臺(tái)車的建筑長度，一般為10～12m。七是對(duì)于復(fù)合式襯砌隧道輪廓設(shè)計(jì)來說，其建模單元主要由多個(gè)圓構(gòu)成，即圓的數(shù)量一般為3～4個(gè)。

3 BIM虛擬技術(shù)在鐵路隧道施工管理中的應(yīng)用流程

在鐵路隧道施工管理中采用BIM虛擬技術(shù)時(shí)主要是從施工管理中的建設(shè)、設(shè)計(jì)雨季施工三個(gè)不同單位的角度進(jìn)行，而且需要在BIM虛擬技術(shù)的應(yīng)用過程中，三者要共同參與和相互配合，其應(yīng)用流程為：一是對(duì)于建設(shè)單位來說，其主要責(zé)任是對(duì)整體工程項(xiàng)目進(jìn)行協(xié)調(diào)，然后對(duì)設(shè)計(jì)單位以及施工單位的具體責(zé)任進(jìn)行明確。二是對(duì)于設(shè)計(jì)單位來說，其主要作用就是使用BIM虛擬技術(shù)進(jìn)行上述模型的建立，然后通過模型對(duì)整個(gè)工程情況進(jìn)行全面展示，并對(duì)設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行處理和優(yōu)化。三是在上述工作完成之后，設(shè)計(jì)單位將BIM模型以及設(shè)計(jì)交付施工單位進(jìn)行實(shí)際施工工作的開展，在隧道施工開始之前，需要采用BIM虛擬技術(shù)利用模型進(jìn)行施工全過程的動(dòng)態(tài)模擬，并針對(duì)模擬中發(fā)現(xiàn)的問題對(duì)施工方案進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，然后利用BIM系統(tǒng)開展隧道施工以及管理工作，并且在施工完成之后，施工單位需要將施工工程以及竣工的BIM模型移交給建設(shè)單位。

4 BIM虛擬技術(shù)在鐵路隧道施工管理中的具體應(yīng)用

4.1 4D虛擬施工及優(yōu)化

在進(jìn)行鐵路隧道施工之前，首先進(jìn)行施工組織計(jì)劃的制定，并且將此計(jì)劃與BIM技術(shù)中所建立的3D模型進(jìn)行結(jié)合，從而形成4D的隧道施工信息模型。在利用BIM技術(shù)中的4D虛擬模型進(jìn)行隧道施工的過程中，由于模型中的施工工序和任務(wù)都已經(jīng)進(jìn)行了標(biāo)注，所以在應(yīng)用中此模型系統(tǒng)就可以與實(shí)際施工中的項(xiàng)目模型構(gòu)件進(jìn)行自動(dòng)關(guān)聯(lián)，然后在顯示屏幕中以3D圖片或動(dòng)畫的形式進(jìn)行隧道施工全過程的展現(xiàn)。在利用BIM技術(shù)的4D模擬技術(shù)的同時(shí)，工程施工管理者和決策者就可以通過可視化的畫面進(jìn)行全過程的檢查，對(duì)其中相應(yīng)的問題上進(jìn)行處理和改進(jìn)，并對(duì)相應(yīng)的施工方案進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)整體的施工進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整。

4.2工程可視化管理

在采用BIM虛擬技術(shù)進(jìn)行鐵路隧道施工中，不僅可以進(jìn)行施工過程的模擬和施工方案的優(yōu)化，而且將項(xiàng)目的所有施工信息通過BIM軟件進(jìn)行信息共享，項(xiàng)目管理者可以通過BIM軟件隨時(shí)查看工程施工進(jìn)度，相關(guān)的質(zhì)量檢查以及技術(shù)負(fù)責(zé)人員也可以隨時(shí)檢查相關(guān)施工是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并對(duì)施工中實(shí)際發(fā)生的問題進(jìn)行解決方案的溝通和決策。在以上過程中，由于BIM將工程所有的信息進(jìn)行共享，技術(shù)以及管理人員只需要通過手機(jī)或者電腦中的相關(guān)軟件就可以隨時(shí)查看相應(yīng)的構(gòu)件模型以及工程信息，甚至包括材料信息、設(shè)備信息和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等，所以大大提高了技術(shù)和管理人員的工作效率，可以有效確保施工質(zhì)量。

4.3施工安全控制

鐵路隧道施工中的安全問題也一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)，在采用BIM虛擬技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件模型建立之后，通過對(duì)每天施工進(jìn)度的上傳來對(duì)施工狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的管理，與此同時(shí)，還可以在軟件上顯示起始和終止內(nèi)工程段的掌子面、仰拱開挖進(jìn)尺等各項(xiàng)施工信息，所以可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工全過程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，而且可以通過對(duì)關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)中相應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警值的設(shè)置，在相關(guān)安全管理數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)之后就會(huì)發(fā)出報(bào)警，從而有效提高施工過程中的安全管理效果。

5結(jié)語

由于鐵路隧道施工通常具有較大的施工難度、施工風(fēng)險(xiǎn)和施工工程量，所以在相關(guān)技術(shù)的發(fā)展過程中，將BIM虛擬技術(shù)應(yīng)用其中，可以利用其4D虛擬施工技術(shù)對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，并且通過其可視化的功能實(shí)現(xiàn)管理水平的提升以及對(duì)施工全過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度和施工安全的全面控制，全面提升鐵路隧道施工的質(zhì)量和安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙璐，翟世鴻，陳富強(qiáng)，等. BIM技術(shù)在鐵路項(xiàng)目隧道施工中的應(yīng)用研究[J]. 施工技術(shù)，2016，45（18）：10-14.

[2]王瀟瀟，姬付全，盧海軍，等. BIM虛擬技術(shù)在鐵路隧道施工管理中的應(yīng)用[J]. 隧道建設(shè)（中英文），2016，36（2）：228-233.