1、基于 Revit的 BIM技术在地下结构建模及施工中的应用研究【摘 要】阐述 BIM 技术在地下结构中的应用理念和 BIM 技术在地下结构物设计于施工中的发展趋势。针对公路隧道、城市地铁专业，结合甘肃渭武虎家崖隧道及上海地铁车站整体模型建力及其在后续施工中的应用等方面分析研究 BIM 在地下结构中的应用前景，探索 BIM三维可视化模型建立，实现隧道及地铁车站设计从二维向三维转型；研究 BIM 技术在项目施工过程中的应用，实现项目信息化管理。【关键词】BIM 技术 Revit 隧道建模 BIM5D 施工1.前言近些年，随着 BIM 技术的快速发展与普及应用，BIM 技术逐渐显现出其革命性的优势，
2、作为一种新兴的建筑设计方法，BIM 被誉为既 CAD 之后的第二次设计革命，与传统的二维图纸不同，BIM 可以说是“三维” 、 “四维” （空间+时间）甚至更多“维度”的设计。可以构建建筑物的三维模型，同时还加入了时间的维度。通过 BIM 核心建模软件Revit 赋予模型“信息化”的特征，BIM 中整个过程都是可视化的，设计、施工、运营等各个方面的讨论，都在可视化的效果下完成。由于公路工程的复杂性以及线性特征，BIM 技术在公路领域的应用仍处于起步阶段，而涉及地下结构方面的应用就更为缺乏。随着 BIM 技术得到越来越多的关注，以及其自身的优势，BIM 技术在公路工程领域的推广及应用必将得到广泛
3、的认同。Autodesk公司对 BIM的诠释图为了探索 BIM 技术在地下结构中的应用，公司以渭武虎家崖隧道、新疆 G575 项目隧道、上海地铁等地下结构项目为试点项目进行 BIM 技术应用的探索与实践。2.三维可视化信息模型建立BIM 是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，即所谓的数字建筑。BIM 是建筑行业的一种全新理念，也是当今建筑工程软件开发的主流技术，而 Revit 软件就是为建筑信息模型构建的，其利用软件内置构件来构建 BIM，下面就结合虎家崖隧道模型建立来进行探讨 Revit 在 BIM 技术应用的作用。虎家崖隧道进口端位于舟曲县南峪乡白龙江右岸支
4、沟，出口端位于舟曲县虎家崖电站坝址区白龙江左岸支沟，隧道起止点桩号为 L1K8+080L1K10+192，全长 2116m，洞门进口为端墙式，出口为削竹式，隧道围岩主要为、级围岩。虎家崖隧道进出口洞门构造图虎家崖隧道模型图建模的第一步是拟建模型组织架构，即把拟建隧道按结构进行分解，了解隧道的组成部分，让建模人员对隧道有一个较为清晰的认知。根据项目的实际要求，隧道模型中应包括洞门、端墙、偏压耳墙、超前大管棚、超前小导管、系统锚杆、锁脚锚杆、型钢拱架、钢筋网片、一衬模筑混凝土、初支喷射混凝土、防水层、二衬、仰拱、仰拱回填、排水沟、电缆沟等内容。隧道模型构成部分建立隧道模型构建库，按照隧道结构空间关
5、系，构建不同的构件，定义构件的三维空间结构形态和信息属性，即把构件参数化，最后把各个构建“组装”成型。隧道模型具体的构件族建立比如：地形可以导入地形图拾取等高线做；隧道可以用体量做或者空心族；锚杆的族可以在网上下载或者直接用圆柱族调整好尺寸位置。参数化设计是 Revit 建筑设计的一个重要特征，主要分为参数化图元和参数化修改引擎，在建模过程中图元都是以构件的形式出现，构件的信息赋予就要制定一个统一的标准格式，避免出现构件信息命名格式多样化的缺陷。细部构件的命名宜采用“构造类别”+“构造类型”的规则，构造类型一般采用“规格”参数。建模的关键在于各个构件族的建立族库的建立，现行的 Revit 建模
6、软件中内置的族都是建筑类的族，涉及隧道的族没有，故此在建模的过程中需要我们灵活变通运用软件的功能。3.BIM在隧道施工中的应用目前公司 BIM 试点项目正处于实施阶段，计划对虎家崖隧道实施 BIM 技术，保证其在施工过程中准备更加充分，施工工艺更加精确，表达设计图纸无法表达的施工方案，并考虑三维信息模型基础上的施工工艺模拟、施工组织模拟与配合，进而优化施工及进度安排。公司试点项目 BIM 技术的具体应用计划在以下几个方面得到体现：施工质量管理、施工进度管理、施工成本管理、施工安全管理。由于目前公司试点项目 BIM技术在隧道施工中的应用还处于探索阶段，因此，笔者结合其他较为成熟的 BIM 技术应
7、用实例及公司 BIM 技术实施计划，总结了以下几处应用点。BIM5D平台3.1 施工质量管理虎家崖隧道施工质量管理中应抓住两个方面，即材料质量管理与施工过程质量管理两方面。3.1.1 材料质量管理材料质量是过程质量的源头，故材料质量是质量管理的一个关键点，试点项目隧道项目可以将隧道内施工涉及到的材料管理的全过程信息进行记录，如材料的合格证、质保书、原厂检测报告等信息，并与构件部位进行关联，这样能有效保证材料管理信息的准确性和可追溯性。另外，物料信息化管控系统是否可以与 BIM 技术进行对接，这样能够更好保证施工现场材料的管理。3.1.2 施工过程质量管理施工过程质量管理主要就是把三维可视化模型
8、与施工现场的实际情况进行对接，利用“三端一云”把施工现场的实时数据传输到 Web 端进行数据整合，并关联到相应的构件上，使施工质量责任具有可追溯性，通过信息化管理手段，将施工过程中的质量管理做到规范化，集成化，信息化，通过 BIM 技术与施工现场无缝融合，保证施工过程中的质量问题能够及时被发现并得到解决，为项目提质增效起到推动作用。三端一云Web端口与手机端口3.2 施工进度管理整合了进度信息这一维度的 BIM 管理也就是 4D 管理，而目前国内较为成熟的 BIM进度管理应用多涉及到以下两个方面。3.2.1 可视化的工程进度安排网络进度计划是过程进度计划的核心技术，在项目实施过程中，我们可以通
9、过 BIM技术以网络进度计划的集成，就可以直观的展现出较为详尽的可视化过程进度计划。目前公司使用的 BIM5D 平台对进度计划编制软件的要求较为固定，即采用 Project 进行进度计划的编制工作，在编制进度计划的过程中，项目工程部可以采用不同的时间单位进行编制，比如可以按月、周、天等。通过 4D 管理，项目施工人员可以进行不同的施工方案比选，此外还有利于施工人员发现计划与实际的偏差，并及时进行调整。通过施工模拟检查进度计划3.2.2 项目施工全过程模拟及施工工艺模拟通过 BIM5D 平台结合进度计划的导入，可以在平台上实现项目施工的全过程模拟，这样就可以借助 4D 的管理手段检查出编制的二维
10、网络进度计划是否存在逻辑错误，避免工期的延误。施工工艺的模拟可以起到指导工人作业以及无纸化技术交底的施行，通过施工工艺的模拟，可以让技术人员与施工人员得到一个直观的认识，让工程参与人员从过去的想象过渡到现在的三维可视化模拟阶段，这即避免了施工人员对一些复杂结构的“冥思苦想” ，又便于生产第一线的工人接受，真正实现交底无纸化，一个模型就可以解决问题。施工工艺可视化模拟BIM4D虚拟施工3.3 施工成本管理成本管理在 BIM 技术领域也被叫做 5D 技术，公司试点项目在施工成本管理上笔者认为可以体现在“人材机”管理方面，通过三维可视化建模，将隧道模型内的大宗材料进行信息化定位，通过 BIM5D 计
11、算出每个施工阶段所需材料的工程量，进而计算出需要配置的人员和机械数量，为项目制定精细的“人材机”计划安排，大大减少资源浪费，为材料机械的控制提供技术支持。设备管理3.4 施工安全管理施工安全是项目管理的重点之一，尤其是对施工现场不熟悉的新进场工人以及外部检查人员在未了解施工现场实际环境的前提下都存在一定的安全风险，借助 BIM 的三维可视化的特点，可以让不了解现场施工环境的人员对整个项目有一个较为直观的认识，大大避免了受到伤害的风险。通过连接 BIM 系统的监控体系，能够全方位的监控施工现场进程，及时发现潜在安全风险源，指导现场施工人员安全作业，为作业人员提供安全可用的工作空间。视频监控系统4
12、.结语截止目前，国内 BIM 技术在隧道等地下结构中的应用仍处于探索阶段，但 BIM 技术多带来的行业变革必将深入下去，在互联网+时代，BIM 技术是大势所趋，凭借其独特的 5D 化管理，为行业各参与方提供了高质量、规范化、清晰化、具体化、信息化的产品。随着 BIM 技术在行业内的进一步发展和普及，从设计到施工再到后期运维，其将深入到行业的各个阶段，这种新兴的技术也必将成为主流技术。公司在 BIM 技术应用方面也将加快探索的步伐，逐步开发出具有桥隧特色的 BIM 技术。参考文献1 虎家崖隧道专项施工方案2 BIM 技术与施工项目管理 刘占省 赵雪峰 中国电力出版社3 BIM 虚拟技术在铁路隧道施工管理中的应用 王潇潇 隧道建设
