王首滨
中交一公局集团有限公司
摘要：为了进一步研究BIM虚拟技术在工程实践中的应用，使其价值得到充分发挥，本文从应用模式、管理技术、系统研发等方面出发，本文分析和阐述了BIM虚拟技术在建筑中的具体应用，希望能为BIM虚拟技术的未来应用提供有效的参考和借鉴。
关键字：BIM；虚拟技术；铁路隧道；施工；应用
［近年来，BIM技术在我国取得了飞速进步与发展，并逐步从理论研究阶段进入了实际应用阶段，从虚拟施工和碰撞检测的初始应用领域中逐步延伸到了4D虚拟建筑、MAT等更深层次的领域之中。
铁路隧道施工是一个高度动态的过程，尤其在矿山法施工的隧道中，不但作业面多，工序的转换及交叉施工也更为复杂，因此在其施工进度管理、技术交底等工作中，均有着较高要求。在传统的铁路隧道施工中，二维横道图虽然能够为施工开展提供一定的帮助，然而无法真实、准确地表达和表述各个工序之间的关系，因而也就难以对多个不同的作业面进行施工中的动态管理。此外，利用二维CAD图纸进行技术交底时，由于施工人员的识图能力存在差异，难以保证技术交底工作的实际成效。而BIM虚拟技术的应用，其可视化展示工程结构体量的方式，不仅可有效弥补传统施工管理的不足，同时还可为铁路隧道施工的创新发展提供新的突破口。
1.BIM技术在铁路隧道设计中的应用
隧道项目工程中前期的施工图纸设计阶段已离不开BIM虚拟技术。在具体的应用过程中，首先由施工单位负责BIM技术应用的总体规划，全面协调和管理各项工作；然后再由设计单元建立BIM应用模型、显示隧道设计案，并对设计方案的可构造性进行实地优化。当设计方案和BIM模型移交给到施工单位后，模型中所涵盖的信息应该与CAD图纸中的信息相同。除此之外，建设单位BIM建设过程中需充分地结合拟议的施工方案，采用合理的BIM技术模拟施工方案，如果需要调整，应该及时与设计单位沟通，讨论优化计划和调整的细节。当所有的设计问题都得到解决时，设计单位再正式出图。
就现阶段BIM技术在我国铁路隧道设计中的应用情况来看，其主要应用领域为铁路隧道的设计阶段，在铁路隧道的后期施工与运营维护上，BIM技术的价值还未能够得到充分发挥，应用的深度及其范围需大力地推广。对此，在这过程中，铁路隧道的设计人员应当持续性的加强自身能力建设，尽可能的避免人为误差、保证设计的时效性与针对性。
2.BIM技术在铁路隧道施工中的应用
2.1 4D虚拟施工及优化
通过引入工程进度计划，可以将隧道的三维模型与进度计划相结合，建立信息更加丰富的4D施工信息模型。在该模型的引导下，各道路的施工过程、施工进度可得到实时动态的展现，这将有助于相关人员实现对整个隧道施工过程的可视化模拟与管理；另外，在模型帮助下对一些重要的工序进行模拟的方式，可实现施工工程方法的进一步的优化与改造，得出最佳的施工方案，防止不必要的工程浪费与损失。
2.2可视化技术交底管理
综合技术信息数据、建设相关的信息和BIM模型，可以建立一个完整的信息数据库，实现可视化技术的交底。在该系统中，用户可以通过点击任意组件的方式快速、准确地查询到二维图纸的内容、材料的信息、设备的信息以及交底的建议等内容，这对于施工单位及相关人员对于施工要求的理解有重要帮助。另外，BIM技术可以集中处理信息，促进人员之间的交流和合作，并直接纠正建筑物中的信息错误；与此同时，其还能够为建筑工程提供更多的信息和数据，进而帮助实现建筑数据的高效、科学、快速信息处理。另外，BIM技术与工程管理技术的结合，还可以有效弥补传统管理工作的不足，促进建筑业的更新和改革，为建筑的生命周期管理提供了有力的条件和保障。
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2.3 4D施工进度动态管理
4D施工进度动态管理的实现主要通过以下途径完成：
第一，利用不同的颜色识别不同部件的进展情况，包括施工中、完工、滞后完成等状态，同时，其还能够自动对完成比例小于95%的部件进行预警，以保证施工进度管理人员能够对其引起重视并采取及时有效的措施，加快该部件的施工进度，从而准确把握滞后段，保证施工进度。
第二，通过实时施工、上传、记录施工信息和现场照片的方式实现施工进度动态监测，确保施工的连续性和完整性，确保施工的进度按照实施性组织计划进行。
2.4 4D施工安全评估与预警管理
一般情况下，施工的风险等级按照级别的高低可具体划分为极高、高、中、低四个等级，而4D施工的安全评价则是以上述的等级为依据的，利用四种不同的颜色进行风险等级识别的方式，可为建筑规划和安全施工提供重要的参考信息和依据。另外，通过安全风险的预警管理，可实现地质超前预报、监测测量工作与BIM之间的信息集成。比如，当拱顶下沉、监测数据或安全步骤超过预先设定的预警值时，系统将自动报警并标记BIM模型中的危险区域，以帮助施工人员快速锁定异常位置，及时采取有效的措施排出险情，避免事故的发生。
2.5 4D施工质量监控与管理
在施工质量监控与管理中，首先要将三维构件与技术质量资料相关联，使用不同的颜色对不同构件的检测结果进行分别标识，检测结果包括未检测、合格和不合格，从而让施工人员对质量问题进行充分的了解，并根据产生的质量问题实施对应的质量管理措施；操作人员点击任一构件，便可在短时间内查找到所需内容的文件，包括质量标准、质量检测等资料文件，且做到资料可追溯。除此之外还可实现以构件为主体的目的，对各个项目进行质量检验并将结果进行及时上传，方便相关人员做好质量闭合管理工作。
2.6其它管理
BIM虚拟技术具备以条件统计和各种材料的区域选择统计结果为依据，为项目经理进行资源管理以及制定相关材料需求计划提供有效数据支撑的功能；此外，在利用BIM虚拟技术开展相应工作的过程中，还可实现对各类材料的消耗情况进行实时比较分析的目的，这对于管理人员动态把握工程整体的施工进度以及实现对工程的安全管理和信息质量管理有重要意义，是明确建设过程中的突出问题、宏观把握项目建设情况的有效途径。
3.基于BIM的铁路隧道施工管理平台
3.1平台功能
将BIM虚拟技术应用到铁路隧道施工的管理过程中，有利于开发建立实时动态的BIM铁路隧道施工信息管理平台，实现对施工过程中的动态管理和数字化管理。与此同时，基于BIM模型和三维数字技术建立的施工信息管理平台还可实时将施工过程中生成的相关信息动态反馈给模型并最终形成一个完整的隧道施工管理环境，这对于管理效率的施工质量的提升无疑具有重要的意义。
3.2平台架构
管理平台分为三个层次：数据层、模型层和应用层。
数据层的主要功能是存储和管理所有的BIM数据，数据库是SQL Server，其支持海量数据的存储和异构数据的协调与共享，可将其数据转换接口用于其它的非IFC格式，如调度和监视的数据转换中。IFC文件解析器的功能主要体现在对于BIM建模软件的IFC模型进行创建和解析之上。
模型层可以根据用户的不同需求，将BIM数据集成到集成管理和3D显示中，并产生4D构建仿真、监控和监测预警等。
应用层侧重于风险控制，并考虑其他服务来管理建设进度，其功能包括4D施工仿真、4D进度、安全管理、质量管理以及项目全过程控制等。同时，其还能够研究和开发基于移动终端的光量化查询系统，具有网络建设规模大的特点。另外该系统能够帮助施工管理人员动态查询相关技术的信息，明确工程的具体施工进度、安全、质量情况，并能够由BIM数据库自动存储。
结束语：
综上所述，在铁路隧道施工中合理使用BIM虚拟技术，一方面可有效降低设计缺陷发生率，避免设计和施工信息不对称导致的各种工程安全、质量问题的发生；另一方面，可实现对铁路工程建设过程的数字化管理与集成化管理，提高工程风险应对水平。
参考文献：
[1]何关培.BIM总论凹.北京:中国建筑工业出版社，2011.
[2]朱江BIM在铁路设计中的应用初探切.铁道工程学报,2010,145(10}:104-107.
论文作者:王首滨
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/11
标签：隧道论文; 技术论文; 铁路论文; 信息论文; 模型论文; 数据论文; 动态论文; 《防护工程》2018年第24期论文;