基于BIM技术的隧道工程应用探究

重庆市400030

摘要：隧道是在道路交通工程建设中为实现地面交通畅通运行、避免损坏，或应对山地、水路等复杂地理环境而建立的一种交通形式。隧道工程的施工过程极具挑战性，主要是因为隧道工程通常所处的施工区域受环境因素、水文等复杂地质条件的影响，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。本文介绍了BIM模型的创建与管理，对BIM技术在隧道工程中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。

关键词：BIM技术；隧道工程；应用 引言

在隧道工程中应用建筑信息模型（BIM）技术，能够在施工过程中作为可行性与实际性的指导，通过建立施工方案以及合理配置施工人员与施工原料，来真正实现隧道资源的充分应用。

1BIM模型的创建与管理 1.1协同工作环境

在工作环境方面，为了加强各环节各参与方的信息共享和协同管理，BIM技术为各参与方提供了规范的数据组织和存储标准，以组织和管理隧道工程相关的数据，如路最大纵坡、极限和最小水平曲线半径等。并利用元数据描述隧道工程各参数的语义信息、规格标准、数据类型等，为隧道工程实施阶段的数据存储、组织、管理、传输与共享提供了标准化基础，避免不同技术平台或软件下BIM模型信息存在的格式转换数据丢失、数据描述内容不清晰等问题；利用文件管理方式对各类模型资源进行管理，通过文件的权限设置、文件管理工作流设计、文件

版本更新管理等，实现BIM技术支持下的隧道工程各参建方协同管理与使用模型文件。同时，为做好隧道工程的设计、采购、工艺实施、监理等工作的统筹管理与协同调度，BIM技术提供了一系列基础构件或器件单元模型以及工作流程，以便各参建方在同一套标准与工作流程下创建与管理隧道工程的承台、桩帽、桩、板梁、箱梁、桁架梁等构件模型，有力地指导构件采购、预制生产、施工组织计划编制等。

1.2BIM 模型管理

BIM技术在模型创建和更新方面提供了良好的属性图形联动机制。它参数化了工程对象的三维模型。参数调整后，软件可自动渲染和更新三维模型，如修改板、梁的规格参数高度等，板梁三维模型也会相应发生调整，并利用计算机图形引擎重新渲染出更新后的板梁三维模型。属性图形联动机制可以极大地提升工程对象 数字化建模的效率，其主要依托BIM技术中的构件库管理工具对工程对象的构建进行标准化，在实际隧道工程设计阶段则调用相应的组件进行参数调整与构件拼装，实现隧道工程对象三维模型的快速搭建。同时，BIM技术具有强大的信息处理与科学计算能力，可继承隧道工程的专业算法优化设计方案。如在对隧道工程中的隧道孔跨进行布置时，可将隧道隧道所在控制点位数据、梁型信息等输入到软件中，引入模拟退火算法与强化学习方法，通过全局遍历与随机搜索对大规模孔跨布置组合求取最优解，实现对隧道孔跨的自动测算与最优布置，提高孔跨布置的科学性[1]。

2 BIM技术在隧道工程中的实际应用 2.1图纸会审与技术交底

在对隧道工程对象各构件逐一设计后，可利用BIM技术对各构件三维仿真模型进行碰撞测试与错误检查，经结构计算与空间分析找到各构件拼装时存在的结构交叉、重叠、碰撞等问题，并通过调整构件三维仿真模型的属性参数或空间结构，优化构件的设计方案，提高构件设计的合理性与可行性。例如隧道工程中的桥墩由桩基、承台、托盘、顶帽、牛腿、垫石等构件组成，在对各构件三维建模后，可利用结构分析方法检测各构件的空间结构交叉状况，帮助设计人员与施工

人员提前规避构件不匹配问题。同时，依托 技术的结构计算分析模型，结合隧道工程的几何结构、材料等测算出隧道工程的荷载，以便合理利用预应力技术，量化测算灌浆量，有效控制预应力筋的伸长值在一定阈值范围内。

2.2严审材料质量安全

在隧道工程项目的建设过程中，施工材料的选取也是影响施工质量的重要因素之一，因此，在施工材料的选择方面，相关人员要严格按照国家所规定的标准进行选取，将施工材料的相关数据，比如型号、数量等融入到BIM技术中去，对施工材料进行全面的分析，从而加强对施工材料的管控。对于施工材料来说，质量检测人员要根据施工方案制定合理的材料选取计划，同时可以采用随机抽样的方法对施工材料进行检验，将不合格的材料剔除，避免施工的质量出现问题[2]。

2.3隧道工程施工质量管理

（1）隧道工程管理的关键是工程质量管理。将BIM技术应用于隧道工程，搭建具有工程管理功能的专用协同管理平台，更好地辅助项目管理者完成工程质量管理。在BIM系统的专属协同管理平台中输入科学的管理措施，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。

2.4提升施工管理人员风险控制能力

提高施工人员的风险控制能力，将可能影响施工质量和施工进度的因素纳入BIM技术的应用分析中，通过三维模型的数据分析，了解不同情况下容易发生的各种施工问题，并运用BIM技术制定问题解决方案，哪一个可以解决建设管理单位风险管理能力有限的问题。例如，在施工作业的前期阶段，施工单位应将施工图纸导入 BIM 模型，根据三维立体模型分析各个作业流程、各个阶段作业风险及施工阶段管理工作问题，结合未来隧道工程施工需求，制订施工管理工作策略。其中，施工单位应围绕对BIM 技术的运用，制订多套应急管理工作预案，将可预见的施工问题逐一列举，确保管理人员能根据三维模型的数据参数，科学地做好应对方案的设计。另外，针对部分特殊建筑的施工管理，施工单位应运用 BIM 技术做好数据信息互通，基于数据信息共享及施工现场的实时监控，针对三维模型进行调整，使施工管理人员能更好地获取相关施工信息、施工数据，提升施工管理人员对当前阶段施工现场的了解[3]。

结束语

BIM技术在隧道施工中的应用，可以有效提高项目实施和管理的效率和质量，为保证项目的顺利实施提供技术帮助。本文主要论述了 BIM技术在隧道工程中的实际应用，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。

参考文献：

[1]石泽桂,叶琳,项卫杰,杨守刚,王婷婷.BIM技术在隧道工程中的应用[J].内江科技,2020,41(06):103-104.

[2]周均法,王玉田,刘冠男,王宁.BIM技术在隧道工程中的应用[J].土工基础,2020,34(03):273-276.

[3]邓小军,刘肖群,董春晖.基于BIM技术的隧道工程施工信息集成与管理应用研究[J].浙江建筑,2018,35(08):60-66.