1、BIM技術的應用現(xiàn)狀

BIM技術的普及范圍較大，建筑、電子以及機械等行業(yè)均需借助BIM技術，而BIM技術的應用也日益成熟，帶動各個領域也發(fā)生了巨大的變化。如今，我國社會經濟逐漸穩(wěn)定，對隧道工程的要求也有所提高，要求隧道工程的建設發(fā)展方向以環(huán)保、低碳以及可持續(xù)為主，所以BIM技術應用于隧道工程是大勢所趨。

2.隧道工程項目中BIM技術的應用特點

2.1包含內容特殊

不同于建筑領域，隧道工程項目中BIM的概念還包含有GIS，三維模型建立還包含有三維地質信息模型、三維地理信息模型以及隧道結果三維模型。這便導致施工階段需要接收大量信息，同時也需建立相應的規(guī)范，從而令專業(yè)與階段之間所形成的信息壁壘逐漸消失。

2.2對設計模型兼容性增強

隧道工程項目分為線上以及線下兩部分，按照工程特點之間的差異，設計人員也需要使用相應的應用平臺，應用平臺之間存在差異，則對模型的兼容性有更高要求。不僅如此，設計環(huán)節(jié)以及施工環(huán)節(jié)都需兼容各種類型的設計模型，這也代表平臺之間能夠協(xié)同工作，同時還可以完成格式轉換。

2.3可視化管理

隧道工程項目當中含有多個系統(tǒng)：超前地質預報以及監(jiān)控量測等數(shù)個系統(tǒng)，這也證明了隧道工程項目建設對施工安全以及質量的要求極為嚴格。施工企業(yè)在利用BIM技術的過程中，需充分集成不同種類的安全質量管理平臺，對各項信息數(shù)據(jù)實施集中可視化管理。

3.BIM技術在隧道工程三維設計中的設計運用

3.1工程概況

某工程隧道預計隧道總長度為 8199m，隧道進口位于某村鎮(zhèn)東側，同該村鎮(zhèn)之間的距離達到400m，進口處里程為DK5 095，隧道在DK5 205，DK5 230下穿某環(huán)線以及機場高速。市政公路同隧道線位所形成的交叉角度為49o，隧道交叉部分長度為140m左右，復雜段所處位置以進口為起點，重點則DK5 310，復雜段整體長度為215m。

隧址區(qū)進口部分分布有厚度值較高的第四系底層，且下伏有燕山晚期第一次侵入花崗閃長巖，形式為F1斷層，同時與侏羅系凝灰熔巖相接。進口部分區(qū)域分布有人工填土作為道路的路基，路基高度達到0～3m。填土的以沖洪積卵石土為主，粒徑范圍為60mm～180mm，最大厚度不低于11m。丘坡表面土質為殘積粉質黏土，厚度范圍為0.5m～4m。穿越段隧道頂部覆土厚度為4.1m～4.9m，全部為Ⅴ級圍巖，屬于全風化狀態(tài)下花崗閃長巖。孔隙潛水以及基巖裂隙水分布較廣，下穿段埋深不深，難以通過。

3.2復雜段設計

按照該隧道進口部分的實際地質條件以及該部分地形，根據(jù)開挖邊仰坡所具有的穩(wěn)定性以及洞口對排水的需求，設計人員應按照早進晚出的原則確認隧道進口所在位置，同時使用科學的隧道洞門形式。隧道進口處應使用斜切式洞門，與長為55m的下穿公路段相接。明洞段長度為75m，同時在DK5 300至DK5 310部分安設管棚工作井，并通過該工作井達到向小里程以及大里程施工方向施工的目的。上述內容的設計都可利用BIM技術進行設計。不僅如此，設計人員往往在三維設計時運用BIM技術建立開挖模型，該模型的建立實質是對土方進行計算。故而，工作人員可直接利用BIM模型計算土方量。

設計人員在傳統(tǒng)設計環(huán)節(jié)中，對施工的模擬都是運用繪制施工工序圖這一方式進行。該方式針對較為簡單的結構，可以滿足設計以及施工需求，能夠清晰表達設計人員的意圖，也可達到預期設計目的。但如果隧道工程項目施工區(qū)域的結構較為復雜，設計需涉及的內容增多，含有基坑、維護結構、導向墻等工作。若設計人員依舊使用繪制施工序圖這一方式，往往無法將設計意圖準確傳達至施工人員，導致施工進度受到影響，施工質量也難以保證。

就該項目而言，施工人員可使用BIM技術進行設計，利用動態(tài)施工模型以及模型自動剖分兩項功能制作施工工序圖。通過BIM技術制成的圖紙能夠更為清晰地顯示出構件在施工過程中所處時間以及空間狀態(tài)，從而便于施工人員理解。不僅如此，施工人員還可通過漫游BIM模型，對工程各個構建有更為清晰地了解，并根據(jù)實際情況對其進行調節(jié)。圖1為該工程的施工模擬動畫截屏。

3.3 BIM隧道結構模型計算

隧道中有許多暗埋段以及敞開段，設計人員可利用BIM建立模型所用的軟件，如Revit，利用其樓板、圓柱體以及墻體等建立該隧道的整體物理結構模型。除了建立三維立體物理模型之外，BIM技術還可幫助設計人員建立結構分析模型，設計人員利用RevitStructure可以將建立構件邊界條件、梁體分析模型以及柱體分析模型等，含有上述數(shù)據(jù)信息的模型便是結構分析模型。事實上，RevitStructure軟件本身并不具備結構分析的功能，需要設計人員結合Robot實現(xiàn)結構分析。

結構分析模型是Revit軟件傳輸數(shù)據(jù)的主要載體，Revit不僅建立了實體模型，同時也會建立同實體模型完全一致的結構分析模型，利用一定可見性設置，施工人員便能夠對分析模型進行檢測以及完善。從而便于檢測人員隧道工程的位置等進行確認。

BIM技術不僅可以建立模型及分析模型，還可以對所建立的模型進行計算。隧道結構計算模型多種多樣，其中應用較為廣泛的兩種模型為地基反力模型和彈性地基模型。

地基反力模型認為，結構自身重量以及外部向結構施加豎向荷載相加，同時對地基表面單位面積之上的基底形成基底壓力，該壓力同地基土施加于底板底面的地基反力形成了作用力與反作用力的關系。

彈性地基模型認為，因為底板放置于地基之上，使底板上的作用存在荷載。結構底板由于受到荷載的作用，會同地基土層同時產生形成變形，底板底同地基土層形成的相互作用的反力，反力的大小同土層變形值有一定關系。設計人員利用該模型進行計算，避免了大量計算，且由于概念清晰不會出現(xiàn)失誤。設計人員可使用該模型對部分軟土地區(qū)的結構進行計算。

4.結束語

通過實際應用可以發(fā)現(xiàn)，設計人員在三維設計工作中應用BIM技術進行設計，能為設計人員的工作提供較多便利，而且使設計人員的設計質量也有了較大提升，圖紙更為準確，從而提升了企業(yè)施工水平，保證了隧道施工質量。