基于BIM技术的隧道工程应用探究

赵程俊

隧道是在进行道路交通工程建设时，为实现地面交通通畅运转且免受破坏，或应对山区、水路等复杂地理环境而建立的一类交通形式。隧道工程的建设过程极具挑战性，主要由于隧道工程通常所处施工区域环境因素恶劣、水文等地质情况复杂、作业难度大、施工工序多、实施工程量大，为有效提升隧道工程的安全和质量，应保证工程实施主体具备高水平管控能力和技术施工能力。将BIM技术应用于隧道工程建设中，可科学提高工程实施、管理的效率和质量，为工程的有序发展提供技术支持。本文首先介绍了BIM技术应用原理，分析了隧道工程中应用BIM技术的重要性，在论述了BIM技术在隧道工程中应用场景的基础上，针对BIM技术在隧道工程的实际应用展开探究，以为相关隧道工程的有序实施提供参考。

在现实工程中应用BIM技术优势明显，其既可以准确预测判定工程项目施工作业的工程量，针对当前工程实施进度实现实时监测，还可以有效监管工程施工材料的使用状况，实现协助施工方实现成本估算和控制，以利用搭建信息化数字模型协助工程作业人员更全面地掌握和估算工程相应工况信息。在隧道工程的管理及实施过程中应用BIM技术是全过程、立体化的，其可有效提升施工效率和施工进度，实现工程安全、质量、使用资源等的有效管控，对隧道工程建设提供有利帮助。

BIM技术是通过为各类建筑工程搭建的立体化三维数字建筑信息模型，从而协助工程有效实施和管理的一类信息应用技术，应用时应基于通过全面收集工程所需的各类信息、数据，实现构建包括工程建筑结构、设施、构件等的三维立体模型，模拟仿真出对应的数据信息，并通过数字模式展现，以有效协助工程的保质高效推进。利用BIM技术收集的建筑工程数据间是存在关联性的，相关人员可随时通过调取和利用收集的关联信息，实现对工程实际情况的数据模型模拟，将工程的各类突出特征直观呈现到三维模型中。其具体实现原理是：相关人员将工程所需的各类关联信息输入至BIM软件系统，利用软件的数字化功能实现信息的有序归类、整合、分析，进而模拟出匹配工程实际的三维立体模型。同时，建筑工程设计人员还可将工程施工工序、工艺、材料等数据输入至BIM软件系统，针对工程的实施过程开展建模，以实现工程的方案设计、成本预算控制等。在隧道工程正式实施前通过BIM技术进行信息模型构建，能够有效提升工程设计准确性和效率，科学应用到工程实施当中，以保证工程设计和施工的质量。

常规的道路交通领域因受设计、施工技术所限，多使用平面二维的出图方式，方案设计人员需要凭借所掌握的知识和经验将工程的立体结构和想法在平面二维图纸中体现，对技术人员的专业能力和经验积累要求较高，其复杂过程也为具体实施增加难度。随着国内道路交通网络覆盖范围越发全面，隧道工程的建设量也逐年增加。应对复杂环境下的隧道工程设计施工过程中，由于工程地点多在地质条件多变、地形地貌崎岖复杂的区域，如依旧使用平面二维施工设计方式，无法实现对涉及因素实施全面考量，极易因理解偏差为后续的实施形成难度，导致隧道工程设计方案问题较多，质量难以得到保证。BIM技术具备了可视化、易操作协调、建模精准、数据关联一致性等技术优势，应用到工程中，可协助参建人员在模型构建、设计深化等方面实施分析研究，有效提升工程设计的仿真度和准确性，保证了施工的效率和质量，具有较强的实用性和广泛的应用范围。可见在隧道工程中应用BIM技术优势明显，能够有效提升隧道工程的设计、施工实施效果，对保证隧道工程高质量建设具有一定的实践意义。

1.隧道工程施工前应用管理

（1）协助图纸设计审核

在隧道工程施工设计阶段应用BIM技术可有效提升工程设计效果，实现三维立体化数据模型的构建。相比于常规传统的二维平面工程图纸设计，其工程设计相关信息不得不通过繁琐复杂的方式完成呈现，通过BIM技术软件系统可实现模型信息的三维可视化，因此，可将工程图纸设计中存在的问题更清晰的展现。设计人员可快速准确地找出工程设计中的不足之处，及时有效地完成设计方案纠正，对设计内容的不足之处进行科学改良，进而形成完善的隧道工程设计方案，以减少工程设计施工中出现的质量问题，为隧道工程建设质量的保证提供设计基础条件，有效降低了工程返工的几率。

（2）BIM模型构建

在隧道工程中应用BIM技术软件系统的建模功能，可将工程数据清晰呈现，所以，在隧道工程模型构建时应综合分析不同影响因素。由于隧道工程与常规建筑工程相比具有特殊性，其一般情况下应具备相当的施工里程，在如此距离的建设跨度范围内，提升了环境因素对隧道工程施工的影响。针对如此情况，BIM模型搭建的数量也随之增多，相对复杂的施工环境也对隧道工程BIM立体模型的创建提出了挑战，为保证隧道模型的构建质量和效果，应保证公路隧道工程涉及相关数据全面地收集、整理、统计，同时应全面综合考量隧道工程各方影响因素，以全面展现工程信息，提升模型准确性。另外，在进行隧道工程BIM模型构建时还应结合工程实际综合分析潜在影响因素，合理录入隧道工程的建模数据，以提升模型建立的全面性、准确性。

（3）隧道工程场地优化

在实施隧道工程施工建设过程中，受复杂的作业环境和地质条件等因素影响，为工程的勘察、设计、施工提出了挑战，因此，应借助有效的技术手段改善作业环境，提升工程施工效率。在隧道工程中应用BIM技术，配合将前期的环境勘察数据录入到BIM软件系统中，对隧道建设环境实施模型建立，使隧道不同位置环境得以全方位模拟呈现，并将具备位置环境实施统一拼接整合处理，从而模拟构建出整体性隧道工程施工环境。通过对隧道工程环境的建模模拟，参建人员可更全面系统地掌握工程场地作业环境，针对模型呈现出的环境数据进行分析，使管理人员更科学地掌握隧道工程场地的实际优缺点，通过可视化BIM软件及时发现施工环境暴露的不足，分析制定施工现场改进方案，进而协助隧道工程场地建设施工，为隧道工程建设提供保障。

2.隧道工程施工质量管理

（1）构建专属协同管理平台

针对隧道工程实施工程管理的关键是工程的质量管理。在隧道工程工程中应用BIM技术构建具备工程管理功能的专属协同管理平台，以更好地协助项目管理者完成工程质量管理工作。将科学的管理措施录入BIM系统专属协同管理平台，利用平台软件提升工程管理的规范性和整合能力，将多项管理工作联动整合。同时，通过借助事先建立好的隧道工程BIM模型，融入安全管理实施要点，加强工程重点、难点工序的关注度，通过科学的管理及时发现工程隐藏的安全问题。通过将专属协同管理平台同互联网技术相结合，实际工程质量监督过程中如发现存在施工问题，可通过互联网移动终端向专属协同管理平台进行问题反馈，通过平台科学的整合、分析，协助隧道工程管理人员全面准确地掌握工程实施情况和问题，通过及时的工程方案调整和完善实现质量问题的快速处理。

（2）模拟、管理实际工况

在隧道工程的实际施工过程中，项目施工的实际工况通常同施工设计方案有所差别，所以，技术人员应针对实际隧道工程建设过程实施动态模拟，应对建设过程的各个关键时期和重要施工工序实施模拟。严格落实监督监测工作，及时排查质量问题，分析问题发生的原因。检测各个施工关键环节，提升施工材料的利用率，合理分配手工机械设备工具及施工材料，以协助工程管理人员更充分地了解隧道工程实际工控，进而履行完备的管理方案。

1.实际应用过程中的典型问题

将BIM技术应用到实际隧道工程过程中，还存在诸多实际问题，由于BIM技术在隧道工程应用的时间不长，其应用水平还有待加强。在参建人员对传统常规作业环境相对熟悉的情况下，对掌握BIM技术还需要一定的时间，因此，隧道工程技术人员对BIM技术理念认知度和使用积极性普遍偏低，甚至会存在抵触心理。应积极提升参建人员对BIM技术的认知，科学指导BIM技术的性能优势，提高项目参建人员对技术的关注程度，通过对BIM技术的科学利用有效提升实际作业人员的工作效率，减少实际作业工作量，使其体会到BIM技术的实际应用价值，提升其对BIM技术的认可。由于BIM技术自身发展存在局限性，相应的实施标准尚需健全，这也对隧道工程项目大数据的建设形成局限，与隧道工程建设初衷存在偏差。由于BIM技术应用时间尚短，其所具备的智能化特征还不够完善，很多功能应用还需要进一步完善和发展，由于现有BIM技术对工程项目设计阶段的模拟化相对成熟，但对工程施工的进展展现还需要进一步优化调整，因此，应努力提升工程项目实施过程中的延迟或者提前的情况。

2.BIM技术在隧道工程的应用原则

为有效在隧道工程中深入应用BIM技术，应在完善建模标准的基础上，实现技术应用的规范化。另外，工程管理方应加强数据的收集和解决问题方案库的健全补充，提升数据信息的获取能力和管理能力，有效积累技术经验，为隧道参建企业创造更大的经济效益。秉承全过程监控的原则，保证各项措施在隧道工程建设过程的落实度，提升模型的可视化效果，通过技术创新弥补现有BIM技术智能化应用性不足的现状。

3.BIM技术在隧道施工的实际应用

（1）BIM技术在隧道工程设计复核的应用

通过环境勘探无人机对隧道地理环境实施数据收集，利用BIM技术完成隧道的模型建立，利用BIM软件系统的模型碰撞功能完成设计的复核，复核内容主要为关键工序的准确定位、隧道土方量的准确核算等。通模型碰撞分析确定隧道工程设计的不足，制定改良设计方案，以为后续的施工顺利实施提供基础，同时避免因设计欠缺合理性原因导致的成本提高。有效降低因设计变更导致的工期延误，保证隧道工程实施进度依据计划时间点完成。即通过隧道BIM模型实现工程的判断预知，利用模型碰撞发现设计盲区。

（2）BIM技术在隧道工程三维可视技术交底的应用

通过可视化动画模型创建，形成三级技术交底，以保证针对隧道工程模拟的工序更加清晰直观，使得作业班组更清晰准确地掌握施工中的关键作业工艺技术。通过BIM软件系统的交底，实现现场工程管理人员对工程安全，质量和进度的可控性。利用BIM软件VR功能保证个参建人员有效融入隧道施工中，掌握关键工程工序和作业重点，确保施工质量。

（3）BIM技术在隧道工程隧道开挖支护的应用

隧道工程的开挖支护作业是施工全过程的关键工序，保证开挖及支护的质量和安全是工程实施的重点，通过BIM技术实现施工模型创建，利用施工设计图纸对隧道的预先支护实施试验碰撞，准确布设锚杆距离，避免因锚杆同拱形骨架的冲突导致的锚杆间距不标准，导致支护受力不均，导致应力失衡。利用BIM软件系统的预先支护模拟，对支护方案的可行性与科学性进行论证，配合使用地质雷达对预先支护方案实施预警，保证隧道参建人员的施工安全。

（4）BIM技术的隧道施工进度模拟的应用

应用BIM软件系统进行隧道施工进度的模拟，通过加入工程静态进度数据，形成施工进度模型，以可更直观、准确地展现隧道工程项目的施工动态进程，工程管理人员针对资源调配、成本分析、施工进度等内容实施BIM软件系统可视环境下的集成化的信息管理，可有效减少施工周期，降低施工成本。

将BIM技术应用到隧道工程建设中，可有效提升工程实施、管理的效率及质量，为保证工程的顺利实施提供技术帮助。本文在分析BIM技术应用原理及隧道工程中应用BIM技术的重要性的基础上，论述了BIM技术在隧道工程中的应用场景，并细致分析了BIM技术在隧道工程的实际应用，以为相关隧道工程的安全、保质保量、按时建设提供参考借鉴。

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