BIM即建筑信息模型, 是指借助数字仿真技术集成项目建设全面信息的三维数据模型, 具备信息关联性、模拟性、可视化、全面性、统一性、协调性等一系列优点特征, 施工企业通过对该项技术的有效应用, 可达成对工程项目各环节的精细化管理。作为建筑行业、电子设备、机械工程等领域的新型技术, 当前BIM技术应用于铁路项目隧道施工中仍处于发展起步阶段。结合过去的施工经验, 将BIM技术应用于铁路项目隧道施工中可实现铁路项目隧道施工各环节的信息共享、优化隧道施工方式及设计理念、提高隧道施工质量及效率, 为隧道施工各项工作的顺利开展提供可靠技术依据。因而, 对铁路项目隧道施工中BIM技术的应用进行研究探讨, 具有十分重要的现实意义。

随着我国建筑工程领域勘察质量要求的逐步提升及建筑行业信息化发展对地质勘察提出的信息化、可视化要求, 建筑行业广泛开展有关建筑信息模型技术的探索研究。建筑信息模型技术即为BIM, 其主要是基于建筑工程项目的一系列相关信息数据, 开展建筑模型构建, 依托数字信息仿真, 以实现对建筑工程各项真实信息的模拟。在铁路项目隧道施工中, BIM技术可对地质分析数据开展采集、汇总, 其属于一项服务于勘探对象的CAD技术, 依托三维数字化技术模型对铁路项目隧道的相关信息予以科学呈现, 进一步在铁路项目隧道施工中开展具体实践。BIM技术具备信息关联性、模拟性、可视化、全面性、统一性、协调性等特征优势, 主要表现为: (1) BIM技术可实现信息模型集成, 便于项目参与方信息交流, 有效解决相关问题; (2) BIM技术所具备的模型参数可实现设计的智能化、自动化; (3) BIM技术开放的数据网络接口可实现一系列软件的信息交互; (4) BIM技术全面协同的多维仿真平台可实现项目参与方的有效协同; (5) BIM作为一个三维管理系统, 是在全面开放的工业标准下对设施物理、功能特性及对应生命周期信息进行的数字化形式呈现, 在施工中可为决策人员提供有力的信息依据。

现阶段, 在国际上推广的BIM技术软件多种多样, 结合国际标准主要可将其划分成2类: (1) 建立BIM模型的软件主要包括方案设计软件、核心建模软件、接口几何造型软件等; (2) 利用BIM模型的软件主要包括结构分析软件、绿色分析软件、造价管理软件等。为了保障铁路项目隧道施工质量, 通常而言, 设计人员大多会采用具备良好系列性及兼容性的软件, 由此可确保后续应用时交换数据的系统完整性, 但前提是设计人员要将该部分软件相互间的优势, 调节至与铁路项目隧道施工相适应的规划方案上。现阶段, 我国铁路项目隧道施工中应用BIM技术时, 往往会将CATIAV5软件用作核心建模软件。在铁路项目隧道施工时, 引入此类软件可使BIM设计表现出良好的系统性, 同时还可使BIM技术优势得到有效发挥。

一般而言, 铁路隧道设计模型主要由铁路隧道洞身、铁路隧道洞门两部分构成。结合具体施工分工, 可对它们作进一步细分, 首先是铁路隧道洞身, 主要可分为4大部分, 即洞身的超前支护、洞身的初期支护、洞身的第2次衬砌及洞身的沟槽, 这些部分一般情况下要求30余个结构模型方可确保设计方案的科学可行性。铁路隧道设计过程中, 针对模型选取, 上述架构设计表现出2大优点: (1) 可使各个模型表现出明确的层次性, 可为后续改进工作提供极大便利, 并为设计人员、施工人员开展检测及浏览提供便利; (2) 结合模型借助特征树的方式予以命名, 可依托制作完毕的隧道结构针对底层数据开展配置, 进一步确保模型信息提取及存储工作的有序开展。

铁路隧道断面表现出高度的规范性, 由此要求设计人员在设计过程中要切实依据相关规范标准。借助BIM技术模型不仅可实现参数化设计, 还可实现针对各个断面形成的可视化修改。模型驱动在设计过程中发挥着至关重要的作用, 设计人员及施工人员可结合模型从实物中得到有效精确的控制参数。在得到控制参数并开展有效整理后, 借助软件链接功能使控制参数与模型相互间建立起有效连接。借助模型的可视化修改功能, 设计人员及施工人员一旦找出问题, 可及时采取处理手段, 极大缩减因为误差而给铁路项目隧道施工带来的不利影响。

铁路项目隧道4D施工管理, 即为借助Autodesk Navisworks的虚拟仿真环境对3D几何空间模型设置时间维度, 以实现对实际施工过程的虚拟推演。换言之, 即为将BIM模型与铁路项目隧道施工组织进度计划进行有效连接, 依托进度驱动模型的虚拟仿真。技术路线主要包括: (1) 借助Autodesk Revit构建3D模型, 使各构件具备施工工序属性参数; (2) 借助Project对工序时间任务项数据源进行编制; (3) 借助Navisworks集成模型及工序时间数据源, 并在虚拟仿真环境下开展模型虚拟建立。与此同时开展动态的过程交互, 对施工方案进行虚拟演示, 实时监测方案科学可行性及潜在的问题, 优化改进施工工艺、设备等。基于BIM技术的虚拟施工管理方案流程如图1所示。

交底工作是确保铁路项目隧道施工质量、效率的一大前提, 引入铁路项目隧道BIM施工管理平台可有效实现可视化交底。通过将施工关联信息与BIM模型经由平台交付给施工人员, 并建立施工对应的信息数据库, 这一数据库拥有施工中一系列的材料、数据。后续施工中, 施工人员在选择相应施工材料后, 平台可自动呈现该施工材料的各项信息, 不仅可促进施工方有序开展各项工作, 还可有效确保交底工作的效率。相较于传统交底方式, 依托铁路项目隧道BIM施工管理平台开展交底, 可减少一系列误差, 且可使施工人员有效掌握一系列施工要求。

基于铁路项目隧道BIM施工管理平台, 可通过各种颜色对施工开展情况进行标识, 即标识为未建设、建设中、建设完成等形式, 并且还可进行自定义标识, 可标识为按期完工、延期完工等形式。所以, 依托铁路项目隧道BIM施工管理平台开展管理, 可更为明确地掌握铁路项目隧道施工情况。与此同时, 铁路项目隧道BIM施工管理平台可实现高亮提醒功能, 将施工完成比例不足九成的项目予以高亮提醒, 帮助施工人员直观了解施工进程, 加大对施工进度滞后项目的关注度, 进一步开展重点管理, 切实提高铁路项目隧道BIM施工效率。除此之外, 铁路项目隧道BIM施工管理平台还可实现自定义图片编辑及上传功能, 在施工时可对各个流程进行拍摄, 并将照片上传至对应施工环节, 施工管理过程中直接点击对应施工环节, 便可掌握实时施工情况, 有效提高施工管理质量及效率。

将BIM技术应用于铁路项目隧道施工中可有效提高施工管理效率。相较于传统施工管理模式, BIM技术可实现对设计环节、施工环节的全面整合, 防止两者出现脱节情况而引发质量或安全问题。同时, 应用BIM技术开展施工, 可确保施工各环节的质量, 依托实时动态管理提高铁路项目隧道施工安全性, 为隧道施工提供可靠技术保障。因而, 铁路项目隧道施工相关人员必须革新思想观念, 提高对BIM技术内涵特征的认识, 加强对基于BIM技术的应用软件及技术的深入分析, 加强对BIM技术的科学合理应用, 积极促进铁路项目隧道施工的顺利开展。