BIM虚拟技术在铁路隧道施工管理中的应用

BIM虚拟技术在铁路隧道施工管理中的应用

秋升举

中铁一局集团第四工程有限公司陕西咸阳712000

摘要：随着经济的快速发展，我国铁路的事业也在快速前进，承担着大部分运输和运行的作用。隧道是铁路重要的一部分，尤其在目前铁路建设不断扩大里程的时期，对于隧道建设的要求则更进一步。BIM技术给建筑、电子、机械带来了创新变革，其技术应用也变得更加成熟。近年来，铁路隧道工程开始倡导低碳化、环保和可持续发展，BIM技术虽然目前在铁路中的应用还是起步阶段，但今后贯穿到铁路隧道工程的整个生命周期中是必然趋势。

关键词：设计；应用；效果

铁路隧道本质是地下通道，是为了使铁路顺利穿越某些天然平面障碍而修建的。在铁路的建设当中，隧道的施工作业是非常关键的一环。但是因为隧道施工有着作业空间狭窄、数据测量难度大、施工环境复杂等困难，而且地质条件和隧道埋深量的大小一定程度上都影响着隧道的施工，所以隧道施工技术越来越引起相关部门的关注。如何让隧道工程在工期内高质保量的完成，施工的技术应用尤为重要。

1模型设计

BIM在建模设计阶段，因为铁路施工受地形地质的影响较为复杂，且线性特征明显，故模型设计时应考虑两个方面。首先考虑搭建地形地质三维模型，技术人员运用勘测数据模拟地形地貌，使用颜色、花纹等工具代表时代地层，再运用实际图片做地层处理，对地质的纵横断面结构进行模拟，保证所建虚拟场景的模型与施工环境保持一致。其次考虑隧道建筑模型，一般采用族定义法，通常用常规构件族和特定构件族来表示；依据图纸等设计材料，结合施工管理目标，进行工程各类构件的类型、型号、材质及用量等各种信息的显示和控制。

完成两部分建模之后，在保证数据完整有效的前提下，技术人员要对线路数据进行分析比对，整合两个模型，进行错误检测，确保铁路隧道工程完整模拟。

2技术应用

从图纸设计阶段开始，建设方应做好BIM技术应用的总体规划，落实设计与技术应用的相关责任。在施工过程中，施工单位应建立和完善BIM管理平台，对工程质量、安全、进度等方面进行可视化的综合管理，并持续指导现场施工管理，降低隧道施工的风险。

2.1图纸检查

施工单位接到图纸后，应及时反馈信息，交给施工单位的BIM模型信息应与施工设计的CAD图纸保持一致。施工单位应结合拟定的施工方案对图纸进行全面分析，及时与设计单位就存在的问题进行沟通交流，检测设计错误和优化设计方案，确保图纸的可建造性。对于设计中可能出现的关键节点、难点应做好汇总，根据施工实际情况及时评估。

2.2动态优化

动态设计施工理念在现代隧道工程技术的发展过程中，得到了越来越多的应用。传统的优化隧道施工，是由技术人员先到现场进行观测和监控量测，获取围岩稳定性和支护系统状态相关的各类信息之后，再对数据进行回归分析和状态评价，进而完善设计参数，确定施工时机和策略，以达到优化工程设计和施工的目的。而现在动态施工理念是使用超前地质预报技术与现场地质调查相结合的方法，完成信息数据的采集和分析后，通过工程类比、分析计算，及时动态调整围岩级别，相应地及时调整施工方案和支护措施，确保施工的安全和经济效益。

2.3虚拟施工

施工单位建立的BIM铁路隧道施工管理平台，是以三维数字技术为依托，以BIM施工模型为基础，将施工过程中产生的各种信息数据反馈到模型中，从而形成隧道施工的集成管理环境。管理平台建成后，可运用虚拟仿真环境，给3D空间模型添加时间维度，来虚拟推演施工过程，也就是将BIM模型关联施工进度计划，驱动模型的虚拟仿真。虚拟推演施工可以查看所有构件的时间节点和顺序，动态检查设计方案的可行性，通过施工计划和实际状态的对比分析，优化调整施工装备和工艺。管理者可以动态掌控施工进度，确定最佳的施工顺序，调整优化施工资源，为物资采购提供实时准确的数据，为成本管控提供技术支撑，真正在实际的施工过程中实现精细化管理。

3效果展现

BIM技术通过数据和信息的收集，能够为铁路隧道施工的各关系方提供更多的帮助。在建模过程中，既能保证工程进度，还能对成本、安全以及施工质量进行合理的控制。本身体现的精细化管理水平，也取得较好的经济效益。同时，利用BIM技术在实施成功后，还能在配备装备、管线优化及设备定制优化等问题上，保证施工进度的同时减少人工成本，提高工程效率。

3.1安全管理

在铁路隧道施工当中，利用BIM技术对施工环节进行安全防范模拟是非常重要的步骤之一。首先可以设计安全防护设备的事先模拟，检查实际使用的防范设备能不能符合安全要求；其次按照BIM施工管理平台提供的进度信息，关联相同里程段实时采集的施工数据以及围岩监测数据，总览隧道不同区段的施工风险，一旦超过预警值便自动报警，有效提升了隧道施工的安全管控能力。

3.2进度管理

BIM技术是对项目施工全过程进行的模拟，所在会在模拟过程中暴露结构、设计、布局、安全等很多问题，如果问题不暴露，会在实际施工过程中影响工程进度。早一步发现问题，可以在模型中进行修改调整，达到缩短工期的目的。而且在BIM施工管理平台中，每阶段的任务都会按照命名规则自动识别关联模型构件，随着进度计划的执行，模拟展示工程的整个施工过程，管理者可以实时查看时间信息、现场进度和执行情况。

3.3减轻工作量

应用BIM虚拟技术，减轻了工程人员校核的工作量，也大幅减轻了现场技术管理人员的工作量，他们可以便捷快速查阅各种资料，指导施工进程。同时也降低了施工人员对图纸理解的难度，避免了因对图纸错误理解、信息错误传递导致的施工损失。

3.4运维管理

施工过程中建立的BIM模型，可以在竣工后继续用于运营维护的信息化物业管理。从整体工程项目来看，它可以实现工程项目整个生命周期的数据交互，为设计、施工、运维等不同阶段创建数据的共享平台。

结束语：

综上所述，铁路运输在当今中国的经济发展中起着十分重要的作用，铁路隧道的建设也一直备受关注。BIM虚拟技术具备多项技术优势，在铁路隧道施工中的应用具有十分重要的意义。将BIM虚拟技术应用到铁路隧道施工项目中，可以有效解决施工前的设计缺陷问题，也可以消除过程中因设计和施工分离造成的某些弊端，提高工程的风险管控能力，实现隧道整体工程可视化、数字化、集成化的管理。

由此可见，现代化的信息管理技术已飞速发展到施工的方方面面，对于铁路隧道施工来说，信息技术在整体工程管理中应用的越来越深入。虽然我国现有的BIM技术发展还比较缓慢，但是它在未来的应用价值和发展空间非常大，需要积极的探索与实践，为隧道施工的安全进行提供准确和可靠的技术保障。

参考文献：

[1]龚能飞.BIM技术在铁路隧道设计中的应用[J].建材与装饰，（2017）31-0231-02.

[2]陈铭锐，符博尘.工程管理信息化应用模式现状研究[J].信息记录材料，（2018）05-0036-02.