隧道工程中的BIM应用成果

设计阶段的数据可为施工提供一系列数据，为实现虚拟施工、工程动态管理与核算提供基础。施工阶段是真正能体现BIM技术优势的阶段。不过遗憾的是，目前施工阶段BIM应用难度还很大，得以应用的案例还较少。总结BIM技术在施工建设阶段的应用主要有以下几个方面：

（1）通过BIM技术优化施工组织方案的编制。

（2）用BIM的4D模拟预现工料机等生产资源的配置，实现生产管理宏观指导。

（3）将BIM技术与现场管理业务及工艺工法等结合，利用BIM模型，按施工组织实际情况，对施工资源（工料机）进行合理适时分配，做到生产、安全、质量、进度、成本等的多方管理和控制，提高施工管理效率，减少或避免无序管理造成的多种问题。

（4）将BIM技术与监测和预警结合，做到生产风险识别和风险管理，实现安全生产保障。

（5）通过监控量测和超前地质预报与BIM技术的结合，力图实现动态化设计施工。

1．工程量动态核算

在施工过程中，根据2D图纸计算工程量十分烦琐，浪费大量人力物力，且精度不高，对工程计量的影响很大。而BIM数字信息模型具有精准的3D体量，结合施工进度，可以快速获取阶段工程量。其具体方法如下：

（1）用Revit建立分部分项工程BIM模型，赋予模型构件的体量、施工阶段属性信息。

（2）根据实际施工状态，统计当前施工阶段的分部分项模型体量明细表。

（3）参照工程量计算量纲规则，由模型体量生成分部分项工程量。例如，图16-3-7是复合式衬砌隧道开挖步模型，其中初期支护、仰拱及仰拱填充轴向长度是6 m，拱墙轴向长度是12 m，Revit可自动统计出模型构件体量，按照工程量量纲公式规则，最终得到开挖步的工程量。

图16-3-7　复合式衬砌隧道模型

2．施工组织优化(www.xing528.com)

BIM软件实现了4D施工虚拟、工法转换分析、施组调节、工期预测等功能。4D虚拟施工可以采用Autodesk Navisworks的虚拟仿真环境，对3D几何空间模型添加时间维度，虚拟推演实际施工过程。具体来说，是将BIM模型与施工组织进度计划相关联，以进度驱动模型的虚拟仿真。其具体技术路线如下：

（1）用Autodesk Revit建立3D数字模型，赋予每一构件施工工序属性参数。

（2）用Project编制工序的时间任务项数据源。

（3）用Navisworks集成模型和工序时间数据源，在虚拟仿真环境中实现模型的虚拟制造。同时进行实时的过程交互，虚拟推演施工方案，动态检查方案可行性及存在的问题，优化调整施工装备、工艺等。基于BIM的虚拟施工方案流程如图16-3-8所示。

图16-3-8　基于BIM的虚拟施工方案流程

利用BIM虚拟仿真技术，进行结构节点施工工法的3D展示，将结构设计和施工方案变得更加直观，方便施工作业人员的理解运用。通过Autodesk Revit软件创建施工BIM模型，并定义构件“阶段化”施工顺序，将模型导入Autodesk Navisworks软件，搭建虚拟仿真环境，以展现模型的施工工法，进行可视化交底，如图16-3-9所示。

图16-3-9　隧道施工模拟

将BIM与VR（虚拟现实）、AR（增强现实）甚至与MR（混合现实）技术相结合，不仅可以让使用者看到模型，还可以身临其境地感受模型。鲁班BIM已经实现了和VR的对接，根据施工组织设计的进度计划，将鲁班BIM模型的构件赋予时间等参数，可进行5D动态展示，提前反映施工难点，展现施工工艺流程。随着“BIM+”技术的发展，BIM还可以让体验者触摸到这种模型，可以在施工前就看到施工后的工程状态，详细了解施工过程中可能会发生的某个事件。

3．现场管理

结合视频监控、监测检测等技术，与BIM相结合，隧道施工可实现施工现场实时管理（图16-3-10）。

图16-3-10　隧道施工BIM协同管理平台