基于BIM的公路隧道全寿命周期质量安全管理对策之我见

罗绕仙

云南省建设投资控股集团有限公司市政总承包部（650000）

0 前言

近年来，社会经济水平不断提升，公路隧道建设数量逐渐增多，人们也对公路工程建设更加关注和重视，而如何运用现代化技术加强公路隧道的管理和维护也变得更加重要。在公路隧道工程中合理应用BIM技术，可以对相关信息进行全面的整合，为相关人员了解公路隧道的实际情况提供准确的依据，以可视化和形象化的方式管理整个施工过程，从根本上促进公路隧道工程施工质量的提高，进一步保证工程安全。

1 BIM技术及其特点

BIM技术主要是运用先进的三维数字设计技术，通过建立数字化的模型，对工程中存在的问题进行全面的总结和分析，从而使这些问题得到有效的解决[1]。在BIM技术中比较关键的部分就是三维模型，通过紧密融合BIM技术与公路隧道工程，可以依靠数字化的方式管理工程项目。同时，基于BIM技术的各项优势，可以准确了解工程的施工时间，制订科学的施工质量管理方案，大范围共享工程周期信息。在公路工程隧道施工过程中，BIM技术具有多元化的特点:

1）可视化。在公路隧道工程施工中，通过合理应用BIM技术，可以建立与工程主体结构相符合的数字模型。施工人员可以清晰了解工程施工重点和难点，制订科学的施工方案，稳定开展不同的施工工序。

2）信息化。建立动态化的信息处理方案，以保证各项信息可以及时汇总并得到高效的处理。

3）协调性。依托BIM技术高效传输各类信息，全面地检测碰撞。

2 公路隧道质量安全管理中存在的问题

2.1 地质方面的问题

在公路隧道施工中，施工准备工作非常关键，如果施工准备工作不充分，不了解施工地区的地质情况，将难以保证施工安全[2]。如在开挖隧道洞身时，隧道周围围岩会存在较强的变化性，或出现断层现象，这些都是非常容易出现的现象，且无法有效避免，因此必须做好地质超前预报，并对地质围岩情况有清晰的了解和认识，保证施工的规范性。

2.2 施工方法与施工技术方面的问题

在公路隧道施工过程中，会出现特殊性的操作，加之受到复杂地质因素的影响，很难保证设计与实际施工相符合，如果施工技术和施工方法难以满足实际施工需要，也会对施工安全造成不利的影响[3]。一旦施工现场的地质条件发生了变化，而在施工过程中没有对施工方法进行针对性的调整，或者超前支护没有做好，都会威胁整个工程的施工安全。

2.3 管理方面的问题

管理人员是管理工作开展的主体。在公路隧道施工中，绝大多数的施工单位对施工的重要性还没有明确的认识，在管理方面存在许多不足，这些都会间接性地影响整个工程的施工安全[4]。如施工单位由于没有形成良好的施工安全意识，对公路隧道工程没有提出严格的质量要求，施工没有以隧道施工技术规范为依据，在实际施工中所使用的施工材料与相关要求存在差异，使得施工中的支护质量达不到工程标准。

3 基于BIM的公路隧道全寿命周期质量安全管理对策

目前，BIM技术在我国公路工程领域的应用还不够广泛，公路隧道工程企业需要结合实际，加强探索和研究，找到与BIM技术相符合的项目管理方式，以在市场竞争中占据重要的位置，勇于迎接未来的挑战。

3.1 基于BIM的公路隧道安全管理模型

3.1.1 公路隧道BIM设计模型

在对公路隧道BIM模型进行设计时，数据信息包括多个不同的方面，其中可行性研究、立项等都属于其重要的组成部分。数字化的信息主要来源于BIM设计软件对资料的转换，其可以有效减少设计过程中的重复性工作，为集成利用信息提供便利，同时也可以保证信息的安全性，避免在转换信息的过程中丢失信息[5]。BIM模型必须包括完整的信息。基于BIM技术信息一致性的优势，只要修改模型中的某个对象，就可以自动更新关联的全部对象。在对模型系统进行分析时，需要对不同的信息要素进行深度的剖析，通过合理的划分，将要素分成子模块；施工环境等属于子模块的关键内容，且这些子模块还可以进一步地细致划分。

图3显示肉桂醛/壳聚糖微球中川陈皮素的释放行为.结果表明，在酸性环境中，川陈皮素释放率要远高于其在碱性环境下的释放率.此结果与已报道的结果一致[6].在释放初期，主要是川陈皮素的溶解为主，肉桂醛/壳聚糖微球吸水后部分川陈皮素溶解而释出.后期主要是基于交联壳聚糖微球的溶胀导致川陈皮素释出.肉桂醛/壳聚糖微球在酸性环境中比在中性环境中更容易发生溶胀(图2).随着体系中肉桂醛含量增加，川陈皮素的释放速率有一定延后作用.肉桂醛含量越高，加大壳聚糖的交联程度，导致肉桂醛/壳聚糖微球内部及表面结构更致密，从而延缓川陈皮素的释放[5].

3.1.2 公路隧道BIM施工模型和施工安全管理模型

设计单位向施工单位传递BIM设计模型，合理设计施工组织及合约文件，最终保证所建立的施工阶段模型具有高效性。设计时合理利用BIM模型，能够对设计阶段的数据进行科学的设计，以有序开展各个阶段的施工，将施工成本控制在合理的范围内，保证获取完整的数据信息。

通过构建稳定的施工安全管理模型，可以为相关人员了解整个施工情况提供便利，有效防范施工风险，进一步保证施工安全。

3.2 基于BIM的公路隧道施工前安全管理

3.2.1 应用BIM技术加强组织保障，合理配置资源

在清晰了解安全管理原则的前提下，施工单位需要建立完善的安全生产制度，并严格按照这一制度落实相关工作，确保各项工作都能由专门的人员加强管理，发挥不同人员的重要优势。通过将BIM公路隧道安全管理技术合理应用到具体施工中，可以为施工开展提供充足的人员保障。此外，软件开发及管理人员所发挥的作用也非常关键，必须针对不同的工作要求合理安排人员，不断加强软件开发的力度，对安全管理人员进行全面的培养。

3.2.2 利用BIM技术编制专项施工方案

在公路隧道工程施工前，必须编制好专项施工方案，以便为工程施工提供准确的依据，确保各项施工有序开展。为了确保施工的规范性，必须由专门的人员对施工现场的各项工作进行全面的监督。需要特别注意的是，所编制的专项施工方案必须符合工程实际情况，并将编制结果呈现在4D环境下，为相关人员了解施工情况提供准确的依据。

3.3 基于BIM的公路隧道施工中安全管理

3.3.1 基于BIM的安全技术交底

为使整个施工过程高效、可控、安全，必须由安全管理人员负责做好安全技术交底工作，确保施工安全措施得到严格落实。 可以利用BIM技术对公路隧道安全技术方案进行全面优化，确保技术方案的安全性和可靠性。在施工内容上，必须及时明确影响施工安全的主要因素，并制订与其相对应的防控措施。如某工程的3D交底文件，可以将安全技术交底中不同格式的图片顺利导出来，为相关人员查看交底文件图集提供便利；可以结合BIM模型对整个施工过程中的各项安全注意事项有所明确，确保相关人员可以清晰了解所有安全控制环节。

3.3.2 基于BIM的施工安全检查

依托BIM技术可以建立稳定的三维模型，以虚拟环境作为碰撞检查的主要环境，使设计变更逐渐减少，彻底规避返工所造成的浪费，使施工质量得到显著的提升，将施工成本控制在合理的范围内，保证工程可以在规定的时间内顺利完工。通过建立的三维模型还可以为施工提供指导，逐渐降低施工困难度。

3.4 基于BIM的公路隧道施工后安全管理

在公路隧道施工结束后，需要对整个施工过程中的安全管理工作进行总结。将建造过程中的安全信息反馈给相关人员，并结合这些信息科学编制施工安全数字化方案。

3.4.14 D虚拟施工技术

为了更好地连接施工进度计划，需要合理运用4D模拟施工技术，对整个施工过程进行动态性的模拟。利用BIM高效传递信息，对隧道开挖过程实施全过程模拟。在隧道施工中，必须合理利用空间，确保可以合理安排空间，从根本上提升工程安全性。

3.4.2 空间碰撞检测

隧道施工碰撞检测需要依托BIM信息模型，以保证空间利用的合理性，避免空间重叠，确保所安排的人员、机械等都符合实际需要。将检测报告编制好，针对性地修改和完善其中存在的问题，对施工过程中可能出现的问题提前进行预测，并结合这些问题制订切实有效的措施加以防控。在3D综合模型构建好后，需要全面把控施工进度。

3.4.3 施工区域危险数据监测

在实际施工之前，必须对施工现场的实际情况有清晰的了解，全面监控施工区域的危险源。通过BIM安全信息模型，可以向相关人员反馈监测数据，使其通过这些数据明确施工区域的安全性，并提出正确的指导意见，确保施工人员可以在安全、稳定的环境中施工。

4 结语

目前的公路隧道施工安全质量管理还存在许多的问题，只有全面总结这些问题，不断加强公路隧道施工安全质量管理，才能促进公路隧道工程整体质量的提高，从源头上规避安全问题。因此，针对公路隧道管理问题，必须依托BIM技术，针对性地加强管理力度，为公路隧道施工安全管理水平提升提供保障，进而有效开展公路隧道施工。