BIM技术在铁路隧道施工中的应用

BIM技术在铁路隧道施工中的应用

张明亭

中铁第一勘察设计院集团有限公司 陕西省西安市 710000

摘要：铁路隧道施工作为一种复杂的工程项目，涉及到地质、结构、施工等多个方面。随着科技的不断发展，BIM技术在建筑行业中的应用越来越广泛。本文主要探讨了BIM技术在铁路隧道施工中的应用，以期为铁路隧道施工提供一种新的管理模式和技术支持。

关键词：BIM技术；铁路隧道施工

引言

随着科技的不断发展，BIM技术在建筑行业中的应用越来越广泛。铁路隧道施工作为一种复杂的工程项目，对施工质量、安全和效率要求极高。本文主要探讨了BIM技术在铁路隧道施工中的应用，包括设计阶段、施工管理阶段等。

1.铁路隧道BIM应用模式分析

根据中国铁路隧道施工的管理制度和施工情况，本文可以采用施工单位主导、施工设计单位参与的形式应用BIM技术。该技术的应用模式如图1所示。

图1铁路隧道施工的BIM应用模式图

在应用BIM技术的过程中，在设计前期，施工单位既要做好BIM技术的整体应用规划，又要明确设计单位和施工单位的应用内容和责任，然后对BIM技术的实际应用进行协调管理。对于设计单位，设计师应根据项目的实际情况构建BIM技术模型。合理应用BIM技术可以直接呈现铁路隧道的设计，不仅可以帮助设计师及时发现错误，还可以不断优化和改进设计，从而提高设计工作的有效性和先进性。上述工作完成后，设计单位应向施工单位提交初步设计稿和模型，其中模型信息应与图纸内容一致。然后施工单位根据图纸和模型合理制定施工方案，建立施工BIM模型。借助该技术和仿真技术，可以优化施工方案，及时发现问题并与设计单位进行有效沟通整改，设计单位在确保无问题后进行绘图。此外，在实际施工过程中，施工单位应根据项目情况合理搭建BIM管理平台，对施工进度和质量进行可视化管理，科学指导施工和施工，最大限度地降低隧道施工风险 [1]。

2.BIM技术在铁路隧道施工中的优势

2.1提高施工质量和效率

BIM技术在铁路隧道施工中的应用，可以实现全过程的信息化管理，从而提高施工质量和效率。通过建立三维模型，施工人员可以直观地了解施工过程中的各个环节，从而提高施工质量和效率。同时，BIM技术还可以实现施工进度计划的编制和调整，以及施工质量的监控和评估，从而提高施工管理水平。

2.2降低安全风险

BIM技术在铁路隧道施工中的应用，可以实现全过程的信息化管理，从而降低安全风险。通过建立三维模型，施工人员可以直观地了解施工过程中的各个环节，从而提高施工质量和效率。同时，BIM技术还可以实现施工质量的监控和评估，以及运维问题的快速定位和解决，从而提高运维管理水平。

2.3实现全过程信息化管理

BIM技术在铁路隧道施工中的应用，可以实现全过程的信息化管理。通过建立三维模型，设计、施工、运维等各个阶段的信息可以进行整合，实现全过程的信息化管理。这有助于提高施工质量和效率，降低安全风险，并为后续的运维管理提供支持[2]。

3.BIM技术在铁路隧道施工中的应用

3.1施工的设计阶段

在铁路隧道施工的设计阶段，BIM技术的应用为设计团队提供了高效的设计工具。通过BIM软件，设计师可以创建一个逼真的三维模型，不仅可以显示隧道内部的空间布局和结构形式，还可以模拟照明、通风等环境因素，从而帮助设计师更直观地了解设计方案。BIM技术支持的设计方案可以快速生成和优化，设计师可以轻松调整设计参数，如隧道的截面形状、材料选择等，以达到最佳的设计效果。此外，BIM技术还可以实现设计方案的碰撞检测和优化，即软件可以自动检查模型中不同元素之间的空间冲突，并提供解决方案，有助于减少设计变更，降低设计风险。在设计阶段，BIM技术还可以帮助设计团队进行成本估算和资源规划。通过与BIM模型相关联的成本数据库，设计人员可以快速计算材料成本、人工成本等，并根据实际情况调整设计方案，实现成本控制。

3.2施工管理平台的构建

利用BIM技术，构建高效的三维施工管理平台。该平台的核心是基于bim的模型，将施工过程中的各种信息集成到模型中，创建一个集成的管理环境。在IFC标准的基础上，实现BIM数据的集成管理，不仅可以有效地对各类软件的数据进行集成和共享，还将能够不断扩充工程数据。管理平台的系统框架如图2所示，采用三级架构。在数据层面，可以管理和存储BIM数据信息，使用适用的数据库软件，存储大量的数据信息，协调和共享分布在不同地点的数据。数据转换接口可以快速转换非IFC格式数据，文件解析器可以导入和解析BIM建模软件构建的IFC格式模型。在模型层，平台可以根据实际应用需求对BIM数据进行集成管理，并以3D形式显示，进一步生成四维施工仿真等子信息模型。在应用层面，平台以进度管理为重点，强调风险控制，提供4D施工模拟、进度管理等业务管理功能，有利于充分发挥BIM技术和全面控制管理的作用。对于铁路隧道施工等复杂工程，由于涉及多方面，施工现场网络条件可能较差，不可能方便携带计算机，因此可以使用移动终端增加轻量级查询和信息上报功能。施工经理可以通过智能手机实时查询与模型、技术相关的质量数据，并将项目现场的施工进度、质量信息以图片的形式传递给相关构件，并自动保存到BIM数据库中。

图2施工管理平台系统构架图

3.3进度管理

BIM平台的调度模块可以更有效地划分任务和确认节点，从而保证调度的质量和效率。如果需要调整计划，只需编辑一个节点，其他关联的计划任务将自动调整，从而减少规划的工作量。在BIM模型中，将施工进度规划数据整合并结合4D(时间+三维空间)的应用，可以可视化地模拟施工进度，更好地掌握进度规划控制的关键点。在施工过程中，相关管理人员收集实际进度信息并上传至系统平台，系统将自动生成施工进度的4D模型图像。通过电子沙盘系统，可以直观地显示计划进度与实际进度的对比。一旦进度落后，系统会通过延误提醒功能给予提示，以颜色区分突出的形式，明确延误工作内容，以便采取有针对性的纠正措施。同时，系统会根据施工进度自动统计已完成的工程和资源消耗情况，在实现进度管理的同时加强施工成本管理。

3.4构建三维地质模型

掌握围岩的地质条件是选择悬臂掘进机和进行智能控制开挖方法深度规划的首要条件。三维地质模型能够直接、完整、准确地表达隧道地质体所包含的各种信息。基于区域地质构造、地层岩性、水文地质等地质调查和综合物探资料，构建基于BIM技术的三维地质模型，是隧道机械开挖智能控制深度规划的基础。地表综合物探方法可进一步研究地层结构、构造关系、地层变化规律等。浅层地震调查的主要方法是“折射波法+高密度电法+超声测井法”。工程地质中利用地震折射波法测量覆盖层厚度、基岩起伏、隐伏断裂和破碎带的位置和产状、岩体质量评价和围岩分类等。利用高密度电法对大勘探深度空腔区地下地质体的构造特征、含水构造及破碎带、岩性接触带等地质构造进行了解释。采用超声测井方法，获得了测量区内每块岩石的纵波速度[3]。

结束语

通过BIM技术的应用，可以实现施工进度管理等多方面的功能，提高铁路隧道施工的效率和质量。然而，在BIM技术的应用过程中还存在一些问题和挑战，需要不断加强技术研发和人才培养力度，提高BIM技术的应用水平和效果。

参考文献：

［1］赵璐，翟世鸿，陈富强，等.BIM技术在铁路项目隧道施工中的应用研究［J］.施工技术，2016，45（18）：10-14.

［2］岳海飞.浅谈隧道施工BIM技术应用［J］.施工技术，2018，47（S1）：1495-1497.

［3］刘园，高鸽子.解读BIM技术在铁路项目隧道施工中的应用［J］.绿色环保建材，2017（10）：143.