山西省公路局阳泉分局 山西省阳泉市 045000
摘要：BIM 作为推动工程建设行业信息化的重要手段，近些年得到了快速发展，在公路工程行业也逐渐开展了大量BIM 应用。隧道工程实施 BIM 对于设计、施工和运维均有重要的应用价值，BIM 应用是必然趋势。鉴于此，本文主要分析BIM技术在公路隧道施工中的应用。
关键词：BIM技术；公路隧道；应用
中图分类号：U416 文献标识码：A
1、概述
1.1、BIM技术
建筑信息模型是现代建筑设计过程中必不可少的信息工具，通过高度信息化技术整合，能够覆盖传统 CAD 设计模板难以实现的精细化管理功能。在技术人员的持续开发下，目前BIM 技术已经不仅局限于信息软件和模型功能，更是一种施工建设与工程管理工具，可以在囊括全部工程信息的前提下，对工程建设过程进行建模和构架，极大程度上提升了施工管理效率与施工设计精确度，由于建模方案全部在后台完成存档，对后期工程的维护升级要有一定的支持作用。同时对控制工程造价，以及资源的合理调度及分配具有较好的整合能力。
BIM 是建设工程及其设施的物理和功能特性的数字化表达，通过创建和使用项目数据开展全生命周期业务过程，同时使用模型信息开展业务流程的管理。BIM 模型以三维可视化数字模型为基础，通过创建面向工程结构化对象的模型，可实现技术和管理方面的一系列应用，如可视化展示、工艺模拟、工程量计算、进度管理、材料管理、成本管理等，从而提高隧道工程施工管理水平。
1.2、高速公路隧道施工的特点
隧道工程是高速公路工程中的重点和难点，由于地质环境对于隧道工程的施工会造成严重影响，这就增加了工程施工中意外情况发生的概率，导致工程建设面临着较大的风险。在进行隧道工程施工之前，应该对地质状况进行充分了解与调查，水流状况、瓦斯状况等也是需要考量的重要因素。因此，隧道工程中的施工关联性对于施工人员的技术要求较高，必须对每一个环节的施工质量进行有效控制。
2、BIM 技术在公路隧道工程施工中的应用表现
2.1、施工准备阶段技术应用
由于公路隧道工程施工技术的落实中存在着一定的难度，需要在施工技术的处理之前按照施工技术应用中的要求，BIM 技术应用能够很好的控制施工中的技术，从施工准备阶段的技术应用来看，将 BIM 技术应用到现实的施工技术准备处理中，能够以建模形式，将事先勘探的隧道状况录入到BIM 计算机信息系统中，以三维立体建模技术将整个技术应用控制实施建模，实现了科学的施工建设规划。
2.2、施工技术落实阶段技术应用
公路隧道工程施工技术的处理中，需要施工的工序较多，针对不同的施工工序处理需要借助不同的技术应用手段去控制，只有保障了对应施工技术处理中的技术控制要点落实，才能满足施工技术的应用控制能力提升。借助 BIM 技术应用，能够将施工阶段中的工序进行充分细化控制，更加合理地进行工序安排，保障了整体施工工序运行科学。比如在 BIM 技术的应用控制下，将公路隧道工程建设中的土石方挖掘技术、隧道内部支撑支护技术处理等进行详细规划，按照施工工序运行以 BIM 技术处理中的电脑操控排序为例，进行详细的施工技术落实分析，保障施工工序的落实中，能够进行更为详细和科学的施工规划。
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2.3、施工检验阶段的技术应用
施工检验阶段的技术处理对于隧道工程施工建设中的技术应用也具有重要研究意义，只有保障了施工检验阶段的技术应用科学能力提升，才能按照其技术应用控制中的需求，衡量出隧道工程施工技术应用的安全等级，为后续公路运行通车安全奠定基础。BIM 技术和隧道工程施工验收阶段的技术应用整合，能够在验收阶段的技术处理中，进行详细的规划分析，采用数据应用建模形式，将整个技术应用控制中的关键性要素进行详细排查，比如借助 BIM 技术建模中的数据对比，以1：1 比例作为现场隧道工程施工竣工检验中的标准控制，从而为整体的工程隧道施工质量提升奠定基础。
3、BIM技术在公路隧道施工中的应用
3.1、工程概况
该隧道全长 1804m，为单洞隧道。隧道位于黄土塬及塬边沟壑区，地形切割严重，项目所在区域内沟壑纵横，最大埋深194m。隧道区域地质多为湿陷性黄土和砂岩夹泥岩，围岩等级分别为Ⅴ和Ⅵ级，岩土体自稳性差，开挖时极易坍塌，安全风险较高。为满足施工工期、施工通风、防灾救援及弃渣等需要，隧道施工采用新奥法，从进口和出口对向进行施工。
3.2、施工阶段的应用
（1）场地规划，临建布置
利用 BIM 可视化，可以对隧道施工生活区、砼拌和区、材料堆放区、材料加工区、机械设备停放区、洞口生产设施布置等进行合理规划，标准化建设。
通过 BIM 可视化，可以充分利用业主为本工程提供的场内外交通、场地、料场、弃渣场及材料供应等施工条件。布置紧凑、合理、节约的用地，并尽量利用荒地、坡地。可以充分考虑到有利生产、易于管理、方便生活，并符合国家有关安全、防火、卫生和环保等要求。
利用 BIM 技术，将四维的拌合站模拟与建模信息相结合，通过它不仅可以直观地展现安装顺序，更能对机械配置、劳动力配置、安装时间进行调控，减少重复作业，节约机械使用和人力成本，缩短了大量安装时间。
（2）三维渲染，形象展示
通过 Autodesk Revit 建立的三维数字模型，通过 AutodeskNavisworks 的制作的虚拟仿真动画效果，可以生动形象而又真实的冲击用户视觉。可以将工程效果、施工组织及现场形象，更加直观的展现给业主和用户提供。
（3）快速算量，精度提升
复合式衬砌的隧道工程作业面多、工序转换复杂、交错施工、使用的材料种类多、体量大，根据二维图纸核算整体工程量及动态调整施工资源的工作任务重，计算效率难以满足施工时限的要求，计算精度难以保障成本的有效控制。通过 Revit 建立分部分项工程的 BIM 模型，赋予模型构件的体量、施工阶段属性信息，可快速对整体工程量进行核算，并且可以根据施工阶段的变化，动态输出每一施工阶段的工程量明细，为施工资源的动态调整及材料消耗控制提供数据支撑。
（4）节点建模，可视化交底
在传统的施工交底中，使用的是二维的 CAD 图纸，复杂的工程结构节点需要平面图结合多个剖面图才能表达清楚，对识图人要求较高的识图功底及空间思维能力；然而对于刚毕业的新学员来说还有一个识图的过程，有些现场班组的施工人员识图能力有限，常常不能正确理解图纸，导致交底效率低下。而BIM 以三维数字技术为基础，可以把复杂的工程结构节点做出真实空间比例关系的三维模型，该模型真实的空间尺寸及 360°的空间视角可以让被交底人清晰地识别复杂的工程节点的结构，实现“所见即所得”的效果，降低了被交底人理解图纸的难度，大大提高了交底效率，有效避免了因对图纸理解不清而出现的施工错误。
总之，在将 BIM 技术应用和公路隧道工程施工建设技术应用结合中，应该按照 BIM 技术应用在公路隧道工程施工建设中的阶段性规划，及时将整体施工技术应用中的要点控制落实好，并且在进行公路隧道工程施工技术的处理中，应该将 BIM 技术规划控制落实到施工准备阶段技术应用、施工工序控制阶段技术应用以及施工验收阶段的技术应用处理中。这样才能将整体的公路隧道工程施工建设质量提升上来，为公路工程施工建设规划工作的开展奠定基础。在未来的公路隧道工程施工建设中，应该重点将 BIM 技术应用和公路隧道工程施工建设技术应用整合，以此作为公路隧道工程施工质量提升的关键性因素去建设。
参考文献
[1]张玉斌，王鹏.BIM技术在公路隧道施工中的应用探讨[J].科学技术创新，2018（34）：104-106.
[2]刘思佳，马杭州，李文韬，王文，马强强.基于BIM技术的隧道施工监控量测模型研究[J].公路交通技术，2018，34（S1）：58-61.
论文作者:张银华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/10
标签：隧道论文; 技术论文; 工程论文; 公路论文; 工程施工论文; 阶段论文; 建模论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;