摘要：本文对BIM在隧道工程中的应用现状做全面的梳理，分别阐述市政隧道工程、山岭隧道工程、地铁区间隧道工程当前的BIM技术应用现状；然后分析和总结隧道工程在BIM实施的过程中遇到的问题和BIM技术推广过程中遇到的阻碍以及解决办法；最后提出BIM技术在隧道工程中的应用展望。
关键词：隧道工程；BIM应用现状；存在问题；综述
早在30年前BIM的理念就已经被提出来，正式引入工程建设行业也已经12年了。对于BIM的定义，一直以来众说纷纭，比较完整的定义来自美国国家BIM标准。建筑信息模型是设施具有物理和功能特征的数字化表达，因此是设施的共享信息资源，并且在全生命周期提供决策的可靠基础。而隧道工程不同于工业、民用建筑工程，有其自身的特点。因此不能直接照搬工业、民用建筑的BIM技术路线。
一、BIM概述
BIM是以三维数字技术为基础，集成建设工程项目各种相关信息的工程数据模型，同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化技术。国际标准组织设施信息委员会（FacilitiesInformationCouncil）给出比较准确的定义：BIM是在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目全寿命周期信息的可计算、可运算的形式表现，
从而为决策提供支持，以更好地实现项目的价值。BIM技术是继CAD技术之后建筑业的又一项新技术，它的应用也必将给建筑业带来革命性的变化。和CAD技术相比较，BIM技术具有以下特点：
（1）BIM是一个由计算机三维模型形成的数据库，该数据库储存了建筑物从设计、施工到建成后运营的全过程信息；
（2）建筑物全过程的信息之间相互关联，对三维模型数据库中信息的任何更改，都会引起与该信息相关联的其他
信息的更改；
（3）BIM支持协同工作。BIM技术基于开放的数据标准———IFC标准，有效地支持建筑行业各个应用系统之间的数据交换和建筑物全过程的数据管理。
二、BIM 技术在铁路隧道工程的应用
建立以BIM 技术为载体的项目管理信息化，可有效提高铁路建设各阶段的生产效率和工程质量，达到保障安全、控制工期、降低成本等目的。以某隧道工程应用为例，探讨BIM技术在铁路建设行业中的应用技术路线。
2.1 工程概况
该隧道全长1836m，为双线隧道。隧址位于岗地夹丘陵区，地势起伏不大，地形坡度10°～25°，植被不发育，主要为竹林、松树；山前冲积平原区，地势平坦开阔，多辟为农田、村舍，零星分布若干水塘。结合隧道所处地形、地质条件，考虑施工工期、施工条件：隧道采用明挖法施工加暗挖法相结合。明挖基坑采用钻孔灌注桩+横支撑防护，暗挖法施工采用施工工法为四部CRD 法或双侧壁导坑法。隧道洞身分布的地层较简单，主要为奥陶系上统长坞组，此外零星分布有第四系坡残积层和冲洪积层。其围岩条件极差，具有施工难度大、不可预测因素多等特点，安全风险较高。
2.2 设计阶段应用
（1）模型建立。铁路隧道三维设计中的模型建立工作主要包括地质三维建模、三维选线和隧道三维建模。建模过程中需要用到骨架继承、参数设置、草图绘制、实体生成等一系列建模技术。
（2）信息附加。信息是BIM 模型的灵魂，脱离了信息的三维模型不能称为BIM 模型，附加的信息主要包括几何信息和非几何属性。该隧道中用到的附加信息手段主要包括属性附加、描述附加、参数设置、外部链接和数据库存储。
（3）工程量计算。在建立三维模型并设置好参数的基础上，实现隧道正洞、辅助坑道、附属洞室等工程量的自动统计与输出，可有效提高设计的效率和精度。
（4）二维出图。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，我国相关法律法规对二维工程图已有明确规定，但尚欠缺对三维模型的规范，因此，现阶段在推行BIM 三维设计时必须同时形成具有法律效应的二维设计文件。
2.3 施工阶段应用
（1）临建工程。针对该隧道完成了1号搅拌站、四工区驻地的临建模型，并根据所建立的模型进行了工程量统计。
（2）施工BIM 模型制作与展示。设计阶段建立的BIM 三维模型需要进一步处理生成施工BIM 模型，导入相关软件才可进一步应用于施工阶段。
（3）施工数据的载入。施工期间的数据量非常大，主要包括监控量测、超前地质预报和检验批等资料，在采集到相关数据后，可利用软件相关功能将其载入模型相应断面或部件，并与BIM 模型相关联，实现施工数据的载入。
（4）三维施工模拟及交底。结合施工方法及工艺流程，基于生成的施工BIM 模型制作三维施工模拟动画，实现可视化的技术交底，保障施工安全及质量。
（5）工法转换模拟。复杂工法的转换往往是制约施工进度的关键因素，该隧道利用BIM 技术虚拟了双侧壁导坑法转换为三台阶临时仰拱法的施工工序，有效保证了工法转换的熟练度和合理性。
2.4 运营阶段应用
利用相关软件可将BIM 模型中包含的空间位置信息和结构、装修、设备、设施等物理信息显示、处理、储存，为运营阶段日常管理工作提供技术支持。在隧道需要维修养护时，BIM 模型可及时提供相应段落规划、设计、施工阶段的信息。实现快速高效整治病害和精细化资产管理的目的；还可实现隧道发生紧急状况时应急措施的模拟，如通风组织、人员疏散等。
三、隧道BIM应用存在问题
3.1项目管理模式问题
目前大多数的隧道工程仍然采用传统的DBB模式，这种模式最大的缺点是设计与施工分离，限制信息交流，而这种分离给BIM的应用带来了重重阻碍，在这种模式下，BIM的应用往往只能局限于项目的某一阶段，无法将BIM技术应用于项目全生命周期。
3.2标准问题
BIM标准的制定直接影响到BIM的应用和实施。没有标准的BIM应用，将无法实现BIM的系统优势。BIM技术在隧道工程中的应用目前还处于探索阶段，没有BIM标准可供行业采用。
3.3软件平台问题
现有的软件平台都没有针对隧道BIM设计的模块，只能借助建筑BIM设计软件或者制造业软件。正因如此，隧道BIM技术应用平台并不一致，有基于AutoDesk平台、达索系统和bently系统等的应用探索。而不同的平台必然导致模型互导和数据交互的困难。此外，目前采用的BIM软件多是国外软件，未考虑国内的设计流程、设计规范、设计习惯等，本地化水平较低，需要做大量的二次开发工作，这无疑加大了BIM技术推广应用的困难。
3.4地质问题
地质问题是对于长大山岭隧道，地质模型庞大，往往有断层、破碎带等复杂地质构造，常规的BIM设计软件则很难建立精确的模型，必须依靠专业的地质软件完成建模，然而专业的地质软件与现有的BIM软件并不完全兼容，因此造成了地质模型放入整合系统后无法编辑，以及与隧道结构模型不能做布尔运算等问题。
四、结语
目前，BIM的热潮也从建筑业蔓延到基础设施行业，经过近几年的发展，隧道工程BIM应用取得了一定的成果，而且在隧道工程的各个领域都有了一定的应用，特别是在地铁领域已经有了更多更成熟的应用。但是，当前隧道工程BIM应用还处于初级的阶段，多数还属于单点应用，而且应用多局限于设计阶段使用，在施工和运营方面的应用较少。隧道工程的BIM之路才刚刚开始，还有很长的路要走。因此，为了更进一步促进隧道工程BIM技术应用，应该从加紧制定隧道工程BIM标准体系、加快应用软件开发、改变管理模式等方面为隧道BIM发展扫清障碍，加快隧道工程工业化和信息化发展。
参考文献
[1]刘鹏．铁路工程设计BIM技术的差异化与解决方案[J].铁道工程学报，2014（2）：23-27．
[2]李俊松，等．基于达索平台的铁路隧道工程全生命周期BIM技术应用探讨[J].铁路技术创新，2014（2）：53-56．
[3]李多贵．BIM在地铁工程的应用初探[J].工程质量，2013（10）：52-54．
[4]石俊杰，于尧，吴自栋.BIM 技术研究与应用[J].上海水务，2015（2）：88-91.
[5]王婷，肖莉萍.国内外BIM 标准综述与探讨[J].建筑经济，2014（5）：108-111.
[6]郑国勤，邱奎宁.BIM 国内外标准综述[J].土木建筑工程信息技术，2012（1）：32-34.
论文作者:安瑞星
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/23
标签：隧道论文; 模型论文; 工程论文; 技术论文; 信息论文; 地质论文; 阶段论文; 《建筑学研究前沿》2017年第24期论文;