BIM技术在公路隧道设计中的应用

2018-03-25朱家成

城市建设理论研究（电子版） 2018年36期

朱家成

浙江中交通力工程设计有限公司浙江杭州 310000

正文：

1、前言

建筑信息建模，简称BIM，是基于与建设工程项目相关的各种数据构建的，是建设项目物理和功能特性的数字表达，其数字仿真用于模拟建筑物以反映更逼真的信息。BIM技术在土木工程中得到了广泛的应用，隧道工程是其中之一。BIM技术能有效提高设计人员的设计质量和工作效率，保证整个项目的实施质量，缩短工期，节约成本。

2、BIM技术应用状态

BIM技术在建筑、电子、机械等行业得到了广泛的应用，BIM技术的应用日益成熟，使得各个领域的发展发生巨大变化。目前，中国社会经济稳定，交通行业也向更高层次发展，地下工程，尤其是隧道工程的需求也随之增加。隧道工程的建设和发展方向应注重环境保护、低碳、经济、可持续发展。因此，BIM技术在隧道工程中的应用是一个主要趋势。

3、BIM技术在隧道工程中的应用特点

3.1 与其他工程领域稍有不同，隧道工程中的BIM概念也包括GIS。3D模型的建立还包括3D地质信息模型、3D地理信息模型和3D隧道结构模型。这就需要在工程前期收集大量的信息，并且还需建立相应的通用数据库，使得专业技术人员和各个软件平台之间的信息互通屏障逐渐消除。

3.2 提高设计模型的兼容性。工程设计人员还需根据工程特性使用适当的应用平台。如果应用程序平台之间存在差异，则对模型兼容性有更高的要求。不仅如此，设计链接和构建链接需要与各种类型的设计模型兼容，这意味着平台可以一起工作，并且可以进行格式转换。

3.3 可视化管理

隧道工程项目当中含有多个系统：如超前地质预报、监控量测等，这也证明了隧道工程项目建设对施工安全以及质量的要求极为严格。BIM主要是多源模型的综合，用于工程量统计，碰撞检查、施工进度模拟与展示、管理、优化设计，集项目的设计、施工、管理和运营协同的平台。施工企业在利用BIM技术的过程中，需充分集成不同种类的安全质量管理平台，对各项信息数据实施集中可视化管理。

4、BIM技术在隧道工程三维设计中的应用

分析曲面建模的能力。处理大型项目和高级别的数据建模能力只有BIM这样的大型平台才会具有。而且信息传导可以在不同的软件之间进行共享。可以协调互相之间的工作能力，还可以拓展软件平台，增加软件平台的相互操作能力和多个用户复杂环境下的使用性。先明确整个隧道的设计特点，才能选择BIM设计的软件平台。带状分布也是隧道工程的主要特点。这么庞大的建筑体系存在于同一个区域，所以也是非常复杂的，因为隧道建设过程设计中也涵盖了非常多的复杂地形地貌。这也是代表着施工阶段将需要更多的信息指导，才能保证施工安全。整个隧道的施工都与地质关系非常密切，而隧道的设计质量和地质勘探的准确程度也有着非常大的关系，因此要结合实际因地制宜的结合隧道工程的实际特点来选择BIM软件使用的平台来大大提高隧道建设的效率和质量保障隧道建设安全性缩短，工期可以将成本大大降低。

4.1 BIM技术的应用

BIM技术不仅在三维设计中，设计者经常使用BIM技术来构建挖掘模型，通过挖掘模型来确定施工工艺是否符合当前的地质条件，开挖能否保证施工的安全，通过建模来模拟工况，计算受力，能否保证施工安全以及运营安全，同时优化衬砌设计，减少不必要的辅助措施或者增加安全保证措施。建模的实质是模拟隧道各个工序中各个构建空间对应关系，各个工序是否有冲突，能否保证施工开挖的安全，还有避免各个施工构件的打设之间的冲突，避免系统锚杆、超前锚杆、锁脚锚杆等的打设之间的相互干扰，调整合适的角度。

在传统的设计过程中，设计者利用该方法模拟施工过程，绘制施工工艺流程图。该方法结构简单，能够满足设计和施工要求，能够明确表达设计意图，达到预期的设计目标。然而，如果隧道施工区复杂，设计需要涉及更多内容，如果设计者仍然使用绘制施工顺序图的方法，通常不可能准确地向施工人员传达设计意图，影响施工进度，施工质量难以保证。施工人员可采用BIM技术进行设计，并使用动态施工模型和模型对施工过程图纸进行自动细分和施工。BIM技术绘制的图纸可以更清楚地显示施工过程中构件的时空状态，便于施工人员理解。此外，施工人员还可以通过漫游BIM模型对各施工进行更清晰的理解，并根据实际情况进行调整。

4.2 BIM隧道结构模型计算

许多暗埋段以及敞开段也都存在于隧道当中。设计师可以利用BIM技术来分析结构的模型。构建边界条件可以被供设计人员利用BIM在修改后再进行建立。结构软件在分析模式修改后，就不再具备分析其结构的能力，因此设计人员可以通过纬地等进行结构分析。软件数据传输主要被结构分析模型所承载。revit建立的结构分析模型与物理模型完全一致，而且在同等条件下可以利用构造函数分析模型，这样可以将隧道项目的位置简单容易的使用BIM技术建立模型，而且BIM技术还可以计算和分析已经被建立的模型。反应模型和弹性模型是整个隧道结构模型计算中的两种主要模型。根据反应模型的基本情况，可以将结构的重量从外部进行施加，不断增加单位面积上的基础压力。加大力与力的关系。经过弹性地基模型的实验分析。通过使用模型分析，可以减少许多设计师要进行的计算。并且整个概念非常清晰，不容易出错。而且该模型允许设计者计算一些软土区的结构。