亚洲第一长铁路山岭隧道BIM应用

一、项目概况

高黎贡山隧道全长34538千米，是亚洲第一长铁路山岭隧道，全隧采用“贯通平导+1座斜井+2座竖井”的辅助坑道设置方案。隧道地质条件极为复杂，具有“三髙四活跃″的特征，不同地质条件髙达18种，堪称铁路隧道建设地质博物馆。

与其他建筑行业相比，铁路隧道行业建设具有站点多、线路长、涉及面广、投资高、数据和信息量大等特点，在施工过程中，急需采用BIM技术的原因主要有：

（1）该隧道作为大瑞铁路的控制工程，地质结构复杂，且工程规模大，项目施工对安全、质量、进度等要求严格。

（2）深竖井、大坡度超长斜井、长距离TBM掘进，施工难度及施工安全风险髙。利用BIM技术，可对施工组织方案进行可视化论证，从而达到合理控制工期的目的。

3）利用BIM技术可以对实际发生的工程量进行客观的统计，并能对人工、机械、材料的投入进行总体计划，有利于控制成本。

二、BIM实施情况

根据中国铁路总公司关于信息化总体部署的要求，充分利用现代信息技术和监控监测手段，做好“一桥-隧”BIM试点中的高黎贡山隧道BIM应用工作，切实提髙工程管理水平。2016年3月，中铁隧道局成立大瑞铁路项目BIM小组，结合高黎贡山隧道施工的重难点，深入研究BⅠM技术在高黎贡山隧道施工中的应用。

本项目基于三维设计及施工应用软件，就BIM标准建立、三维可视化场地布置、方案模拟、高黎贡山印象、进度管理、质量管理、风险管理、资源管理、文档管理等进行硏究，为推动BIM技术在隧道及地下工程领域的施工应用提供参考和借鉴。

BIM标准：

BIM五大特点应用

1.可见性

所见即所得，将以往线条式的构件形成一种三维实物图形展现在人们面前。 可视化的结果不仅可以用来进行效果图的展示，更重要的是项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都是在可视化的状态下进行。

TBM段：

2.模拟性

设计阶段：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传递模拟、地形模拟

招投标阶段：4D模拟（三维加时间进度）、5D模拟（基于3D模型的造价控制）

暗挖支护：

3.协调性

建设工程项目中的重点工作即为各单位之间的协调及相互配合的工作。 BIM可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，还可以解决电梯井布置与其他设计布置，防火分区及其他设计布置之间的协调，地下排水布置等。

TBM掘进：

4.可出图性

BIM借助于模型除了可以完成常见的建筑设计图纸、构件加工图纸的出图，还可以出如下图纸：综合管线图、综合结构预留洞口图、碰撞检查报告及改进方案、净高分析图等。

机电出图：

5.优化性

在工程的建设过程中，整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程。

BIM能够促进更快速、更准确、更高效的优化，适用于项目方案优化（如投资优化、施工方案优化等）、特殊项目的设计优化（如异形设计的优化措施）。

场地布置优化：

随着城市的建设发展，绿色建筑、智慧城市是建筑业高效节能发展的必然趋势，建筑工业化则是实现这一必然趋势的有效途径之一， BIM技术正是整个过程的实现者。

三、BIM应用成果

1.施工方案模拟

项目开工前，将三维施工模型与施工进度相连接，集成施工资源等信息，进而建立4D施工信息模型，将TBM掘进的工艺流程在此虚拟环境中进行模拟分析。

掘进施工及钢筋绑扎，砌筑二衬混凝土：

2.BIM平台管理

在对髙黎贡山隧道施工重难点分析的基础上，搭建了适合本项目的BIM施工管理平台，研发了高黎贡山印象、进度、质量、风险、资源、文档管理等模块。

1）亮点照片展示

照片编辑、筛选后，经分部总工审核、项目工程部复审、项目总工终审后方能分类上传。每个月上传一次，设置预警条件，如未及时上传，则发出预警信息

无人机实时跟踪拍摄：

2）视频展示

将项目视频分为工艺工法视频展示和项目宣传展示两部分。

工艺展示：

3）施工进度管理

从时间、工序、区域等三个维度，将隧道工程量的设计量与实际使用量进行对比分析，实现多维算量，及时掌握材料节超情况。

工程量统计与进度对比：

4）施工质量管理

1.原材检测：基于BIM施工管理平台，自原材料进场开始，通过设置不同时间节点的预警规则，对现场原材原材检测进行动态管控。

2.转序管理：在BIM平台界面上方以图片形式滚动播放近期的转序资料，任意选取一个日期，则自动调取该工点当天的转序资料。

3.实体检测：针对各工区隧道初支、二衬施工的检测情况，形成高黎贡山隧道缺陷发现、预警、整治等全过程管理台账，根据整改节点项设置报警和提示，提示指向整改责任人，报警指向项目领导。

4.三维技术交底：以三维动画形式，对现场技术人员和作业人员交底，形象直观的展示了竖井开挖、岀渣、支护等工艺流程，提高了竖井施工组织管理水平和施工质量。

竖井开挖、出渣、支护流程：

5）施工风险管理

1.施工环境管理：对隧道内有害气体进行检测，设置相应的预置条件，实现有害气体自动短信预警的功能。

2.超前地质预报管理：根据设计要求，针对不同地质预报方法，提前通知现场地质预报负责人及时施作，对于预报可能出现的重大不良地质情况，及时上传报告及结果，发岀相应的预警信息，提醒现场管理人员注意施工安全，并采取相应措施。

3.大型设备状态监测：将BIM平台与TBM掘进系统数据集成，实现基于BIM平台实时查看TBM工作状态、掘进参数、掘进姿态及掘进进度。

掘进设备管理：

将超前地质预报报告上传至BIM施工管理平台，根据报告结果，将结论录入至平台，如出现上述不良地质时，平台立即以短信形式发出不良地质预警信息。

四、BIM应用效益

高黎贡山隧道BIM应用作为中国铁路总公司的BIM应用试点，应用点突出新颖，拓宽了项目管理思路，实现了对隧道现场施工安全、质量、进度、风险等进行动态管控的目的，积累了铁路隧道施工阶段BIM应用的宝贵经验为提高项目管理水平和生产效率做出有益探索。

当前，BIM技术在铁路行业的应用刚刚起步，大多处于试点阶段。通过BIM技术在隧道施工中的应用，为项目提供一个可视化的管理手段，实现施工过程动态管理，达到施工进度可控、质量最优、安全无误的管理目标，对铁路隧道施工应用意义重大。