BIM技術在地鐵隧道施工管理中的應用

摘要：將BIM技術應用到工程管理領域，可充分發揮其信息可視化、施工環境模擬優化等特點，尤其是在地鐵隧道施工管理中，在地鐵施工組織設計、施工變更控制、質量控制及進度管理、風險管控等環節中，應用具有實時跟蹤、立體掃描功能的BIM技術，可對施工項目安全、質量、成本、進度等方面實施更直觀有效的的管控。

關鍵詞：BIM 技術;地鐵隧道施工;施工管理;應用分析

0" "引言

信息時代的來臨使得工程管理正在向數字化、信息化方向發展，將BIM技術應用到工程管理領域，可充分發揮其信息可視化、施工環境模擬優化等特點。而將BIM技術與集成技術、物聯網技術相結合，可實現地鐵隧道施工管理的動態進度管理、多維度資源控制及安全風險控制[1]。

1" "BIM技術優勢分析

BIM技術是建筑工程項目數字化應用工具，它主要依托數字建模功能輔助完成對建筑項目的設計、施工及管控工作的模型建立。參照地鐵隧道現場環境參數和隧道施工方案，可實現對施工現場的模型模擬，對設計、施工缺陷進行定位和修正。同時，在BIM平臺中輸入各施工階段的數據參數，建立可視模型，可提升溝通效率。進行實際施工項目與設計模型的分析對比，有助于優化地鐵隧道工程項目全生命周期的工程管理工作，縮短工期并降低施工成本[2]。

2" "地鐵隧道施工管理中關鍵BIM技術

2.1" "多媒體3D掃描建模技術

在地鐵隧道實際施工中，可將隧道施工環境現場利用BIM掃描技術進行3D比例化模型呈現。根據BIM建模進行地鐵隧道施工設計，將設計方案參數導入BIM系統，設計人員可以根據模型清晰的了解工程細節。通過案例比對驗證方案的科學性，有助于及時排除方案中的不利因素，對方案不斷的調整和優化，并使之趨于合理 [3]。利用BIM技術進行地鐵隧道截面的掃描，將掃描的數據參數錄入信息庫，可為地鐵隧道施工管理提供依據，有助于提升施工質量。

2.2" "大數據技術

實際應用時，可以以大數據技術為基礎，將以往成功地鐵隧道施工案例數據錄入BIM系統數據庫，形成的對比分析可作為實際施工的重要依據。將BIM系統中建立的安全、質量、進度、成本大數據模型數據，與實際施工指標進行動態對比，定位存在的問題并及時應對，有助于保證項目施工管理的有序開展。

2.3" "VR模擬技術

將隧道施工場地環境相關參數錄入BIM系統，利用VR模擬技術生成不同施工環境下的隧道模型，并模擬地鐵穿越隧道情況，有助于及時發現隧道施工的關鍵環節及施工中易發生問題的施工工序。對其進行實時跟蹤，并將模擬測試數據第一時間反饋給施工設計人員，有助于優化、改進隧道施工設計模型方案，保證隧道施工安全和質量[4]。

3" "BIM技術在地鐵隧道施工管理的應用

3.1" "多維度工程量比對運算

隧道施工的成本管理，可通過多維度工程量比對運算實現。應用BIM技術實現工程量對比分析運算，摒棄了傳統單一時間段工程量分析不夠精細的弊端，可對地鐵隧道項目工程量施工維度、空間地點維度、時間維度等進行施工材料的節超分析，完成地鐵隧道工程的多維度工程量比對運算。對于存在偏差進行及時調整糾偏，有助于對施工材料實現節超管理。地鐵隧道施工多維度工程量比對運算如圖1所示。

以空間地點維度為例，在BIM系統中，選擇地鐵隧道特定起止點及某一具體施工材料，系統會自動生成施工材料在這一隧道范圍內的實際使用量和計劃使用量曲線圖，該曲線顯示的施工材料節超對比一目了然。

3.2" "地鐵隧道工程進度動態管理

依托BIM系統，將地鐵隧道方案模型及進度計劃形成關聯，及時反饋施工過程中的材料使用信息及進度信息，可完成工程進度的3D可視化呈現，并完成進度偏差報警及數據分析。應用BIM系統的地鐵隧道工程進度管理如圖2所示。

利用BIM系統中輕量化模塊，可對地鐵隧道模型進行輕量化處理。在BIM系統中，在對應工作分解模塊任務中錄入襯砌模型和初期支護模型，可定時反饋工程當日施工材料使用情況和工程進度。BIM系統可直觀呈現地鐵隧道初期支護等關鍵位置信息，及相應工程進度信息，使用系統中WBS模塊對計劃與實際進度進行對比分析，可形成進度延后或提前的分析數據。采取必要的進度糾偏措施，便可實現對地鐵隧道施工的進度動態管理。

3.3" "地鐵隧道超欠挖施工質量管理

應用鉆爆法對地鐵隧道開挖施工常出現超欠挖的情況， 而應用BIM系統則可對隧道超欠挖進行定位檢測。具體方案如下：利用激光掃描設備進行隧道斷面掃描，確定斷面3D坐標位置。通過BIM系統多媒體處理技術，形成完整的隧道斷面數據影像，建立立體模型。依據BIM模型確定支護超欠挖的坐標及所需施工工作量，準確確定超欠挖具體情況，形成科學的施工方案，從而提升隧道施工管理水平。某地鐵隧道施工支護超欠挖分析如圖3所示。

3.4" "地鐵隧道施工風險管理

3.4.1" "人員風險管理

將BIM系統融入物聯網技術，完成地鐵隧道工程復雜施工環境下多作業面施工人員精準定位，有助于保證人員施工作業安全。具體方案如下：在隧道內安裝無線接入點及無線標簽裝置，利用物聯網無線散射技術，根據施工人員攜帶的讀寫裝置與無線標簽的信號交互，定位人員位置;通過無線接入點及隧道內基站傳輸至調度中心的BIM系統，進而實現人員的監控管理。

3.4.2" "地質風險管理

地鐵隧道開挖過程常貫穿不同斷層地質環境，為了有效提升隧道經過斷層地質的風險管控，可利用BIM系統模擬建立不同地質斷層的隧道模型。利用3D可視化模型，施工人員可隨時監控施工進度，了解隧道斷層與掌子面的距離。一旦該距離低于門限值，便會有警報提示。根據隧道施工的斷層不同建立特征數據庫，將各斷層的剖面圖數據錄入，并將其掛接到BIM系統地質模型，從而建立地鐵隧道項目完整的縱斷面及斷層破碎帶特征可視化模型，便可實現對地質特征更直觀的風險管控。

4" "結語

作為隧道施工管理常用的現代化數字技術，BIM技術在工程管理方面發揮了重要的作用。本文首先分析BIM技術優勢，然后討論了地鐵隧道施工管理應用中的關鍵BIM技術，最后系統分析了BIM技術在地鐵隧道施工管理的實際應用，可為相關地鐵隧道施工的安全、質量、成本、進度等方面管控提供參考。

參考文獻

[1] 夏潤禾.基于BIM技術在地鐵施工質量安全管理中的應用研究"[J].施工技術，2018，47（S4）：933-937.

[2] 劉釗，袁勝強，黃虹.上海沿江通道越江隧道工程中的BIM技術應用[J].土木建筑工程信息技術，2018，10（3）：20-25.

[3] 胡金杰，秦久運，張民才.BIM技術在地鐵機電工程施工管理中的應用[J].暖通空調，2019，49（10）：21-26.

[4] 趙璐，翟世鴻，陳富強，等.BIM技術在鐵路項目隧道施工中的應用研究[J].施工技術，2016，45（18）：10-14.