摘要：目前，中国四分之三的土地在一定程度上是山岭或丘陵。在土建施工中，隧道施工中应保护自然环境，消除山体灾害，已成为铁路施工过程中的重点和难点问题。在铁路建设过程中，它主要是一个系统工程项目，需要能够保证各阶段之间的衔接和各专业之间的协同设计。传统二维平面设计主要存在设计信息不畅通、设计意图不明确、资源配置不均等问题，设计成果不能有效满足铁路运维的实际需要。针对这种情况，本文以BIM技术在高速铁路山岭隧道设计中的应用为例，提出并探讨了运用BIM技术指导二维设计的方案和方法，希望BIM技术能够在高速铁路设计中得到真正的应用并发挥其应有的作用。
关键词：BIM技术；高速铁路；山岭隧道
1 BIM技术在高速铁路山岭隧道设计中的优化
从设计的角度来看，BIM技术可以通过两种方式优化设计工作，一是提高设计效率，二是提高设计量。
首先，BIM设计的效率远远低于传统的二维设计。但是可以预见，随着模板库的不断完善和设计过程的优化，BIM设计的设计效率将逐步提高。在提高设计质量方面，目前主要的进步是边坡刷与隧道洞口地形的关系比传统的二维设计更加精确。对隧道洞口位置和排水系统的选择具有重要的参考意义。
其次，因为在传统的二维设计中，洞口边缘的边坡边界是由设计者根据经验来估计的，这往往与实际情况有很大的不同，尤其是在坡度较大的位置。与二维设计相比，BIM设计方法还能提供更方便、更准确的设计思路。通过将洞门刷坡做成模板的方式可以一次性快速将某一位置的刷坡显示出来。然后，通过调整参数，沿笔刷斜率前后移动，并显示相应的刷斜率，可以清楚地看到不同开孔位置对应的刷坡条件，从而有效地指导开门位置的选择。
2技术难点与制约因素
由于山岭隧道穿越区地质条件往往复杂，地质体的建模精度高，特别是断层、破碎带等复杂地质构造模型，可以通过专业的地质软件实现。然而，由于现有的地质软件很难与传统的BIM平台兼容，引进的模型是不可编辑的。同时，由于对三维地质体测量数据的要求很高，难以满足山岭隧道野外精度的要求，即使生成地质体，也与实际情况不符。由于这两个技术因素的制约，基于BIM技术的山岭隧道正向设计在很长一段时间内都无法实现。传统的DBB项目管理模式除了受到技术因素的制约外，也是BIM技术达不到地面的重要障碍。由于DBB项目管理模式的不足，设计单元在应用BIM技术时往往缺乏动力。即使有明确的BIM验收要求，设计单位也往往采用二维和三维并行设计方法。然而，在实际施工中往往使用二维设计成果，而三维结果仅用于显示，无法实现全生命周期管理，使BIM技术的应用毫无意义。同时，由于目前BIM技术不能完全取代二维设计，前期投资高，全生命周期管理需要各方合作，任何问题都无法实现，在实际应用中存在许多障碍。
3 BIM技术在设计中的发展趋势
（1）铁路工程项目是一个复杂的系统设计，它将涉及到较多的专业，科学合理地运用BIM技术，以往的设计模式存在松散和串行的工作流程，进行有效的变革。确保各专业能实现并行通信，保证快捷、方便。在实际设计中，BIM技术可用于工程结构的安全性分析和优化设计。检查专业集成设计中的碰撞，以避免不必要的错误率。有关设计人员可以充分利用三维模型，充分利用实体演绎计算，尽量消除工程量计算过程中的主观因素。这样做主要是为了提高计算过程的精度，做好设计变更工作，有效地将变更的相关内容与模型联系起来，改变模型，在一定程度上反映工程量的变化。同时，设计数据可以直接使用和可视化，节省了不必要的成本，降低了错误率。
（2）在铁路设计中，二维图纸将作为交付的重要依据，但二维图纸不能表达工程的三维实体，在一定程度上会引起施工人员的误解或限制等。设计图纸的意图无法准确把握，往往造成不必要的工程资源浪费。BIM技术生成的三维交付模型可以直接反映项目，提高施工精度，有效地避免了资源的浪费。
（3）与建筑业相比，铁路建设领域将涉及较多的单位和人员，存在一定的复杂性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆过去，传统的二维设计属于施工基础，只能在施工中起到指导作用，不能为施工后期的相关管理和施工运营管理提供有效的信息支持。因为BIM技术不仅可以指导建设，而且可以实现智能模型，保证信息的完全共享和相关专业人员之间的有效合作，在管理过程模式上对建设项目进行积极的改革和完善。
4 BIM技术在高速铁路山岭隧道设计中的应用
（1）洞口工程优化
隧道洞口工程是山岭隧道设计中最重要的工程。合理确定隧道切口里程，确定隧道洞口位置，采取相应的工程措施，可为以后的施工和运营带来可观的经济效益。然而，由于二维断面法的设计受到断面位置和断面精度等条件的限制，使得二维地形往往难以完全反映隧道洞口的地形信息，因此隧道洞口的设计方案往往与实际情况不一致，由此而导致的施工变更不计其数。
以隧道仰坡设计为例，传统的二维设计一般只在隧道明暗分界位置进行断面设计，明暗边界后面的地形迅速上升，虽然二维设计没有问题，但实际施工会产生高陡边坡，严重的甚至超出征地红线，建设方处理难度极大。此外，在隧道洞口工程量的计算中，二维设计也有其固有的不足。传统的设计方法需要按截面依次进行计算，不仅费时费力，而且精度低。因此，在现有技术条件下，在进行二维设计之前，可以利用BIM技术对三维进入方案进行比较和选择，从而确定指导二维设计的最优方案。在二维断面法中，尽量避免因缺乏设计信息而引起的工程风险。同时，利用三维技术在隧道入口工程量计算中的优势，可以简化计算，提高设计精度。在实际设计中，BIM技术的应用只需根据测绘数据建立足够精确的三维地形，建模工作量小，可行性高。
（2）交叉工程碰撞分析
对于一些与隧道交叉的风险工程，二维设计不能直观地显示空间关系，在设计中容易被忽视，这可能会在实际施工中造成隧道结构与周围现有工程之间的干扰，造成直接的经济损失。因此，在二维设计完成后，可以对周围环境复杂的隧道进行仔细的建模，确定隧道结构与周围交叉工程之间的距离，以保证隧道的所有工程措施与周围工程之间不存在干扰，确保隧道结构及周围环境的安全。
（3）接口设计检查
山岭隧道的界面设计比较复杂，在桥梁和隧道串行连接的条件下，公路与隧道的界面设计是不同的。由于界面设计中多个专业的协同作用，设计信息容易丢失，界面设计不连续。因此，在完成二维设计后，在BIM平台上进行隧道界面设计检查，可以避免因信息丢失而导致的隧道界面设计缺陷。
（4）其他应用
除了洞口工程优化、交叉工程碰撞分析、界面设计碰撞检测外，还可以利用BIM技术展示复杂的隧道开挖方法和辅助工程措施，使施工人员能够快速地进行施工。明确把握其核心要点，确保项目的质量和进度。
5结语
总之，BIM技术在铁路隧道工程中取得了一定的进展，但仍不能在短时间内实现项目的全生命周期管理。在现有技术和外部条件下，BIM技术不能在短时间内完全取代传统的二维设计。因此，可以认识到BIM技术的现状，以BIM技术为辅助工具，弥补二维设计的先天缺陷，发挥自身的优势，真正提高设计质量和效率，促进BIM技术顺利实施。
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[3]李丽，马婷婷，袁竹.BIM技术在铁路隧道设计中的应用[J].铁路技术创新，2014（5）.
[4]龚能飞.BIM技术在铁路隧道设计中的应用[J].建材与装饰，2017（31）.
论文作者:万钧力
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/24
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