周佳樂

Engineering constructionn 工程施工

基于BIM技術的鐵道施工管理探究

周佳樂

（大連交通大學土木工程學院，遼寧 大連 116028）

BIM技術具有關聯(lián)性好、可以開展場景施工模擬、信息可視化等特征，在將BIM技術運用到鐵道施工管理中時，主要應用在鐵道施工設計環(huán)節(jié)、技術變更管理、施工進度管控與質量管理、隧道安全風險管理幾個方面，并在鐵道隧道施工中融入了3D掃描技術、實時跟蹤技術，可以實現(xiàn)三維形象進度管理以及隧道安全風險管理，不斷提高鐵道施工管理水平。

BIM技術；鐵道；施工管理

截止至2019年12月，我國鐵道線總長度已經(jīng)超過了13萬公里，位居世界第二位。和普通的公路施工建設相比，鐵道建設的難度更高，通常情況下鐵道建設在較為偏遠的地區(qū)，施工環(huán)境較為惡劣、地質特征也較為復雜，施工階段不合理必然會影響到施工品質。所以，在開展鐵道施工時，相關技術人員應當要先進行山體結構、土壤特征等勘測以及考察工作，全面了解和掌握施工現(xiàn)場的實際情況。伴隨著現(xiàn)代科學技術水平的迅速發(fā)展，BIM技術在工程施工中的應用越來越廣泛，在鐵道施工中也積極融入了BIM技術，有效改善了鐵道施工的管理效果，確保鐵道施工能夠保質保量完成，避免產生一定的安全隱患。為了進一步探究BIM技術在鐵道施工管理中的運用，本文重點分析了BIM技術的內涵，及BIM技術在鐵道施工管理以及鐵道隧道施工中的應用，為不斷提升鐵道施工管理品質提供幫助。

1 BIM技術概述

圖1 BIM技術應用示意圖

BIM技術是借助于數(shù)字化方法實現(xiàn)建筑工程設計、建造以及管理工作，也稱之為建筑信息模型，是加強數(shù)字化技術運用的重要途徑[1]。在開展鐵道施工建設過程中，BIM技術可以對鐵道建設的各個環(huán)節(jié)進行管理與控制，為鐵道施工建設提供幫助，確保鐵道施工能夠在規(guī)定時間內順利完成，是現(xiàn)階段鐵道工程施工過程中經(jīng)常運用的一種數(shù)字化技術，如圖1所示為BIM技術的應用示意圖。BIM技術在推動鐵道施工管理發(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 關聯(lián)性好

通過BIM技術的運用，可以加強鐵道施工企業(yè)、設計企業(yè)以及投資企業(yè)三者的溝通與交流。通過BIM技術形成的施工模型，能夠開展模型與對象的對比與分析工作，并提高兩者的關聯(lián)性[2]。例如，當鐵道施工過程中橋臺方位出現(xiàn)了改變，BIM技術能夠自主提取出與這部分施工相關的施工主體，并要求該主體立即進行優(yōu)化與改正。

1.2 開展場景施工模擬

依照設計人員提供的鐵道施工方案以及施工現(xiàn)場的環(huán)境數(shù)據(jù)，結合BIM技術，可以實現(xiàn)現(xiàn)場施工模擬，同時在實踐模擬施工過程中尋找出設計方案中存在的問題，同時針對發(fā)現(xiàn)的問題制定切實可行的更改方案，確保鐵道施工的順利進行。

1.3 信息可視化

BIM技術能夠實現(xiàn)鐵道施工過程中的各項信息可視化。將鐵道各個施工階段的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)紹IM平臺上，BIM平臺就可以根據(jù)這些信息自動生成相應的可視化模型，之后基于構建的可視化模型為鐵道設計、施工以及管理工作提供幫助，并進一步提升鐵道施工管理水平[3]。

2 基于BIM技術的鐵道施工管理研究

2.1 在鐵道施工設計環(huán)節(jié)的應用

鐵道施工設計環(huán)節(jié)牽涉的內容與項目較多，并且由于鐵道施工環(huán)境較為復雜和惡劣，一定程度上提高了設計的總體難度。然而基于BIM技術可以將現(xiàn)場情況模擬出來，設計人員能夠更加直觀、清晰的查看到設計的各個局部細節(jié)，從而對設計方案進行進一步優(yōu)化。例如在進行鐵道工程電纜橋架規(guī)劃與各個變壓器防火墻設置工作中，利用BIM技術，能夠將建設結果模擬出來，一方面能夠精準測量到相鄰變壓器之間的距離，查看其是否滿足大于標準安全距離數(shù)值，同時對各個變壓器的具體規(guī)劃位置與布局進行重新優(yōu)化；另一方面，通過BIM技術的運用，也能夠模擬出不同電纜加強的建設位置以及線路走向，從而有效防止出現(xiàn)線路交叉的現(xiàn)象，同時可以對線路規(guī)劃進行調整與優(yōu)化，最大程度降低線纜鋪設長度，節(jié)約工程施工成本。

2.2 在技術變更管理上的應用

在開展鐵道施工時，管理人員要定期將現(xiàn)場施工狀況以圖片或者視頻方式傳輸?shù)紹IM平臺，緊接著將其與施工設計中的立體模型進行比對與探究，查看是否與設計模型存在出入，當發(fā)現(xiàn)施工建設存在問題時，要立即對問題出現(xiàn)位置進行二次信息收集，并將詳細拍攝的視頻或者圖片等傳輸?shù)紹IM平臺，同時與相關設計人員進行溝通交流，探討出解決問題的方案，及時更正施工上的問題[4]。當技術設計上出現(xiàn)施工變更時，也可以在BIM平臺上操作，及時將更改的地方與要求傳輸?shù)紹IM平臺上，施工單位在接收到變更通知以后，要以新變更標準為基礎進行鐵道施工，進一步強化鐵道施工的管理水平。

2.3 在施工進度管控與質量管理上的應用

將鐵道工程施工中的所有環(huán)節(jié)都導入到BIM平臺，依托于BIM模型完整、形象的展示出鐵道施工中各個環(huán)節(jié)的三維動態(tài)效果圖，然后系統(tǒng)根據(jù)各個施工環(huán)節(jié)的任務與特征，預測出相應的施工周期，從而評估出整個施工進度。此外，將BIM平臺評估出的施工進度表作為實際鐵道施工的工程進度標準，同時在施工過程中加強實際施工進度與理論工程施工進度的對比與分析，獲得鐵道施工質量控制的報表，從而精準的掌握鐵道施工工程進度，確保整個工程能夠在規(guī)定時間內完成。

BIM技術在鐵道施工質量管理上的應用，第一步要在BIM平臺上構建各種問題處理模板，比如定期檢查、違規(guī)建設等，在模板上涵蓋了質量問題的描述、問題上報以及優(yōu)化記錄等部分。當管理人員檢測到鐵道施工中存在質量問題，必須要立即按照BIM平臺上的問題處理流程進行操作，依托于制定的科學、合理的處理方法，讓問題能夠在較短時間內得以解決，有效改善了鐵道施工的質量管理速度[5]。

2.4 上道作業(yè)安全管理

通常情況下，上道作業(yè)安全管理是對上道工作人員開展安全培訓與學習工作，同時告知上道人員在施工過程中可能會出現(xiàn)的危險因素。第一，在進行上道人員安全培訓與學習環(huán)節(jié)時，能夠依托于BIM技術的仿真效果直接將上道工作人員的具體工作場所呈現(xiàn)出來；同時結合VR虛擬技術讓上道人員在虛擬環(huán)境中開展模擬工作訓練，讓工作人員能夠事先充分了解工作場所，提高對施工環(huán)境的適應能力。第二，對危險因素的提示。借助于BIM技術，能夠明確各個上道工作人員的具體崗位，同時結合每個崗位附近的機械設備特征、環(huán)境狀況等，提前預測出可能會產生的潛在風險，同時依照風險出現(xiàn)概率的大小對工作人員進行反復的危險提醒，有效強化鐵道施工安全管理效果，防范施工建設中安全事故發(fā)生。

3 BIM技術在鐵道隧道施工管理中的運用

3.1 3D掃描技術

在開展鐵道隧道施工準備工作中，依托于3D掃描技術能夠將隧道施工場所的山脈特征以及附近環(huán)境等掃描出來，并按照固定的比例轉化成BIM模型，工程師可以依照掃描得到的BIM模型開展鐵道隧道設計工作，此外，工程師還可以將設計完成的隧道施工方案導入到BIM平臺上，BIM技術能夠實現(xiàn)對設計方案的分析與檢測，及時發(fā)現(xiàn)設計中不合理的地方，對設計方案進行進一步優(yōu)化與調整，有效提升鐵道隧道施工設計方案的科學性，為鐵道隧道工程施工的順利進行奠定基礎，也能夠最大可能縮短鐵道隧道施工周期。最后，借助于3D掃描技術還能夠對鐵道隧道施工中的各個截面進行掃描，并將獲得的各項數(shù)據(jù)信息存儲到數(shù)據(jù)庫中，有助于提升鐵道隧道施工檢測的速度[6]。

3.2 實時跟蹤技術

實時跟蹤技術的實現(xiàn)通常是建立在BIM可視化技術基礎上，依托于該技術，可以將鐵道隧道施工場所的環(huán)境以及數(shù)據(jù)信息等收集起來并傳輸?shù)紹IM平臺上，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工作之后，相關工作人員就可以在計算機前開展施工模擬訓練，并能夠在實際訓練過程中發(fā)現(xiàn)施工中的問題與難點，之后工作人員將體驗信息反饋給設計工程師，工程師依照實際情況對鐵道隧道設計方案進行優(yōu)化與調整，確保設計完成的鐵道隧道施工圖紙具有較高的科學性，工程施工過程中也能夠順利進行，防止由于設計方案錯誤產生的返工問題，影響到鐵道隧道施工項目的有序開展。

3.3 三維形象進度管理

BIM技術除了能夠構建鐵道隧道施工三維模型外，也能夠在導入實際隧道施工數(shù)據(jù)以后，將其和設定的施工進度進行對比和分析，并將產生的對比數(shù)據(jù)作為實際施工的重要標準。工程施工人員將鐵道隧道施工的真實進度數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹IM平臺上，BIM平臺就可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息自動生成工程進度三維模型，之后將BIM平臺上的控制模型顯示出來，就能夠實現(xiàn)真實隧道施工進度與設定進度的相比較[8]。當比對結果有較大差異時，BIM平臺會發(fā)出提示信號，督促相關施工人員關注工程進度，要求施工人員根據(jù)系統(tǒng)指示更改施工進程，同時也要求工程師對設定施工進度的合理性進行審視，及時調整不切實際的工程進度設定，從而確保鐵道隧道施工能夠按部就班開展。

3.4 隧道安全風險管理

和一般的道路施工相比較，鐵道隧道施工環(huán)境非常復雜，施工過程中變數(shù)較大，因此在實際施工開展中，往往會伴隨著較多安全隱患，為了避免相同安全隱患重復出現(xiàn)，給隧道施工帶來較大的不良影響，安全管理人員應當要將鐵道隧道施工中的常見安全隱患、易發(fā)生問題的地方與隧道施工的相關基礎信息等導入到BIM平臺，之后借助于BIM技術對這些安全隱患以及危險地方進行研究與整合，最后將整理后的數(shù)據(jù)信息與構建的隧道BIM三維模型聯(lián)系起來，一方面能夠為鐵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安全隱患的產生，從而進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目高效、穩(wěn)定的開展。

4 結語

BIM技術是現(xiàn)代鐵道施工建設中常用的一種數(shù)字化技術，在提高鐵道施工管理水平上發(fā)揮了重要的作用，受到了許多設計與施工單位的喜愛。本文重點探究了BIM技術在鐵道施工管理以及鐵道隧道施工管理中的應用，可以看出BIM技術具有非常強大的功能，一方面有助于縮短鐵道施工時間，另一方面也能夠及時發(fā)現(xiàn)鐵道施工中的問題，確保鐵道施工保質保量完成。

[1]吳守榮，李琪，孫槐園，王軍戰(zhàn).BIM技術在城市軌道交通工程施工管理中的應用與研究[J].鐵道標準設計，2016，60(11):115-119.

[2]趙璐，翟世鴻，陳富強，姬付全.BIM技術在鐵路項目隧道施工中的應用研究[J].施工技術，2016，45(18):10-14.

[3]王同軍.基于BIM技術的鐵路工程建設管理創(chuàng)新與實踐[J].鐵道學報，2019，41(01):1-9.

[4]張學鋼，曾紹武，王朋.BIM技術在蘭州地鐵東崗站施工中的應用研究[J].現(xiàn)代隧道技術，2017，54(02):46-54.

[5]張文勝，吳強，祁平利，伍忠國，王丙占.BIM與3DGIS的集成技術及在鐵路橋梁施工中的應用[J].中國鐵道科學，2019，40(06):45-51.

[6]夏潤禾.基于BIM技術在地鐵施工質量安全管理中的應用研究[J].施工技術，2018，47(S4):933-937.

[7]胡金杰，秦久運，張民才.BIM技術在地鐵機電工程施工管理中的應用[J].暖通空調，2019，49(10):21-26.

[8]張俊.BIM技術在鐵路隧道工程施工管理中的應用研究[J].施工技術，2019，48(S1):288-291.

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

TU75

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1007-6344（2021）01-0155-02