【BIM技術(shù)在隧道項目施工階段項目研究12000字（論文）】

BIM技術(shù)在隧道項目施工階段項目研究目錄TOC\o"1-3"\h\u9295第一章緒論 1308251.1研究背景 111791.2研究目的與意義 1300721.3研究內(nèi)容與方法 255581.4研究綜述與相關(guān)理論 27441.4.1國內(nèi)外研究綜述 277441.4.2研究相關(guān)理論 332096第二章傳統(tǒng)隧道工程項目施工階段研究 5324442.1傳統(tǒng)隧道工程特點 5184052.1.1隧道工程第一應(yīng)用點-地上平面布置 5185292.1.2隧道工程第二應(yīng)用點-洞口施工 5102262.1.3隧道工程第三應(yīng)用點——濕噴砼 5182682.14隧道工程第四應(yīng)用點——施工通風(fēng) 6192572.1.5隧道工程第五應(yīng)用點——施工排水 610262.2傳統(tǒng)隧道工程難點分析 631932.2.1隧道工程項目進(jìn)度控制研究 668612.2.2隧道工程項目質(zhì)量控制研究 7307422.2.3隧道工程項目成本控制研究 72334第三章BIM技術(shù)優(yōu)越性分析 8220953.1BIM的基本概念 8156313.1.1BIM的內(nèi)涵及特點 8287433.1.2BIM的價值 8268493.2BIM軟件及應(yīng)用 9118423.2.1BIM技術(shù)優(yōu)越性分析 9242613.2.2BIM技術(shù)的作用特點 1024761第四章BIM在隧道施工階段應(yīng)用管理現(xiàn)狀 1182154.1BIM在我國的發(fā)展歷程 11213084.2BIM在施工過程中的應(yīng)用及管理 11254104.2.1施工技術(shù)業(yè)務(wù)上 11325714.2.2施工生產(chǎn)業(yè)務(wù)上 12117474.2.3施工成本業(yè)務(wù)上 129764第五章案例分析——以A隧道為例 14196865.1工程背景 1455065.2工程項目建設(shè)難點 146925.3工程項目的組織結(jié)構(gòu)和流程設(shè)計 14115195.4綜合設(shè)計目標(biāo)的實現(xiàn) 1517323第六章總結(jié)與展望 1615728參考文獻(xiàn) 17第一章緒論1.1研究背景隧道信息模型（BIM）起源于20世紀(jì)70年代。這是一個新概念。隨著計算機(jī)信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，許多施工企業(yè)逐漸放棄了傳統(tǒng)技術(shù)，越來越多的隧道利用功能來滿足人們的審美需求。整個隧道行業(yè)對施工項目的質(zhì)量和安全要求越來越高，這對施工企業(yè)來說是一個巨大的挑戰(zhàn)。PIM技術(shù)不僅提供了良好的平臺，而且滿足了隧道行業(yè)的主要需求。建筑信息模型（BIM）技術(shù)是實現(xiàn)我國隧道建設(shè)領(lǐng)域全面轉(zhuǎn)型的主要手段之一。BIM的應(yīng)用和實施對隧道建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展模式轉(zhuǎn)變和技術(shù)改革具有重要意義。將成為推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。PEM技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用，不僅可以提高隧道施工的組織水平和工作效率，而且可以促進(jìn)PEM技術(shù)的應(yīng)用和推廣。1.2研究目的與意義（1）研究目的：與傳統(tǒng)的隧道施工方法相比，BIM技術(shù)在隧道施工領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢。PIM技術(shù)與計算機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合，既能實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，保證數(shù)據(jù)安全，又能節(jié)省時間和成本。目前，高效時代的要求更符合行業(yè)發(fā)展的需要。然而，由于環(huán)境和自然因素的影響，傳統(tǒng)的技術(shù)方法和工作方法已不能滿足日益增長的建筑需求。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM技術(shù)在工程建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用。BIM技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的二維施工圖和現(xiàn)場施工圖，并采用傳統(tǒng)的二維平面顯示技術(shù)進(jìn)行三維顯示，使原來的抽象平面變得具體。自質(zhì)子交換膜技術(shù)誕生以來，質(zhì)子交換膜技術(shù)在隧道領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。此外，PEM技術(shù)的不斷改進(jìn)將成為未來隧道快速發(fā)展的基石。然而，由于BIM技術(shù)的不成熟，施工企業(yè)處于觀望狀態(tài)。本文第一部分簡要分析和闡述了BIM技術(shù)，了解了BIM技術(shù)的主要內(nèi)容。最后，以?？跈C(jī)場工程為例，分析了BIM技術(shù)在施工過程中的重要應(yīng)用和管理意義。我們希望推動PIM技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)其在隧道行業(yè)的價值。（2）研究意義：理論意義：本文對BIM管理理念的內(nèi)涵進(jìn)行了簡要分析，并對其應(yīng)用價值展開了論述，集中探討了BIM管理理念在隧道工程施工管理中的應(yīng)用渠道，通過案例分析，探究BIM技術(shù)的價值，為BIM的理論研究提供了新的思考和研究方向，使其具有一定的理論意義。實際意義：通過案例分析，以A隧道工程為例，探究BIM技術(shù)在施工過程帶來的巨大便利，促進(jìn)BIM技術(shù)的發(fā)展與推廣。施工企業(yè)可以加深理解BIM技術(shù)難題和解決BIM的流行技術(shù)。通過本文的研究對BIM技術(shù)的后續(xù)研究創(chuàng)新進(jìn)步和應(yīng)用提供有益指導(dǎo)，促進(jìn)BIM技術(shù)的發(fā)展和隧道行業(yè)的進(jìn)步，從而使其具有實際意義。1.3研究內(nèi)容與方法研究內(nèi)容：以BIM的運用及管理為中心，本文通過對BIM技術(shù)進(jìn)行簡單地分析和闡述，了解BIM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，就其應(yīng)用特點和價值進(jìn)行分析，最后就現(xiàn)實案例分析BIM技術(shù)的運用及管理在施工過程中的巨大意義。研究方法：（1）文獻(xiàn)研究法：通過閱讀大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)論文，收集相關(guān)資料，指出現(xiàn)有文獻(xiàn)的不足，借鑒現(xiàn)有的研究成果，統(tǒng)計分析各文獻(xiàn)的研究成果，并總結(jié)適用于BIM技術(shù)應(yīng)用效益評價的指標(biāo)與方法，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)。（2）實際調(diào)查法：通過本人工作中實施服務(wù)的施工企業(yè)和項目的現(xiàn)場調(diào)研，歸納總結(jié)了施工企業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用的影響因素。（3）案例分析法：選擇A項目施工企業(yè)中BIM技術(shù)應(yīng)用的情況為此次案例探究的對象，基于本論文的探究結(jié)果剖析該項目BIM實際運用中的可行經(jīng)驗，為本論文中BIM技術(shù)的運用提供策略1.4研究綜述與相關(guān)理論1.4.1國內(nèi)外研究綜述BIM技術(shù)已應(yīng)用于美國大多數(shù)隧道。BIM技術(shù)被廣泛使用，美國有許多BIM技術(shù)協(xié)會。例如，USACE和BSA發(fā)布了與BIM技術(shù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。2015年，新加坡政府發(fā)布了一份文件，要求2015年后的隧道施工必須按照BIM技術(shù)進(jìn)行，使用BIM技術(shù)的建筑公司將獲得不到10.5萬新元的獎勵。同時，新加坡成立了BIM技術(shù)基金，幫助企業(yè)建立PIM技術(shù)合作和項目改進(jìn)等重要業(yè)務(wù)。在挪威，隧道管理局2011年發(fā)布的BIM技術(shù)指南為PIM技術(shù)的應(yīng)用和參考提供了指南，包括BIM模型技術(shù)的施工指南。在英國，我們使用Revit和其他軟件在CDE平臺的幫助下實現(xiàn)BIM。BIM標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了美國從施工到運營的整個項目周期。2012年，北美隧道行業(yè)使用BIM技術(shù)的公司數(shù)量達(dá)到70%，一些亞歐國家使用了BIM技術(shù)，其他國家的建筑工程技術(shù)在北美也經(jīng)歷了同樣的快速發(fā)展。目前，我國對BIM技術(shù)還沒有明確的定義。麥格勞-希爾信息隧道公司將BIM技術(shù)定位為：利用三維軟件和應(yīng)用軟件，建立完整的數(shù)學(xué)模型，并利用該模型計算和分析隧道施工過程中的數(shù)據(jù)，包括施工、設(shè)計和物業(yè)管理的各個階段。BIM技術(shù)于2003年引入中國，并已在隧道行業(yè)得到應(yīng)用。PEM2在中國主要用于隧道工程設(shè)計。以PEM技術(shù)2.0為載體，實現(xiàn)隧道的虛擬化，從而實現(xiàn)對整個施工過程和進(jìn)度的提前規(guī)劃和預(yù)測。此外，PEM技術(shù)還可以為企業(yè)和承包商提供信息，包括隧道的估計成本。目前，我國廣泛使用的BIM軟件包括樂鵬軟件、廣聯(lián)達(dá)軟件和天正軟件。在“十三五”規(guī)劃中，中央政府提出了隧道企業(yè)重點企業(yè)應(yīng)用邊界元應(yīng)注意的基本原則；需求拉動；服務(wù)業(yè)；政府指導(dǎo)在隧道三維仿真階段，結(jié)合三維邊界元技術(shù)，在三維仿真階段建立碰撞模型，在施工階段利用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計的動態(tài)分析，可以實現(xiàn)光交換技術(shù)，提高相關(guān)人員的交流效率，避免延誤和返工。在隧道維護(hù)過程中，BIM技術(shù)可以用于設(shè)備的運行維護(hù)和隧道維護(hù)狀態(tài)的智能管理。BIM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于隧道施工的各個階段，極大地提高了工程質(zhì)量和效率，進(jìn)一步規(guī)范了整個工程，節(jié)約了資源和成本，有效地促進(jìn)了工程各方的合作與溝通。國內(nèi)的隧道工程不斷發(fā)展，BIM技術(shù)的傳播也顯示了隧道工程發(fā)展的新構(gòu)想。隧道工程設(shè)計施工時全面實現(xiàn)BIM技術(shù)的應(yīng)用對國內(nèi)隧道工程的發(fā)展有很大影響。目前對于我國的大型隧道工程，BIM技術(shù)的應(yīng)用主要還是從工程設(shè)計階段應(yīng)用開始,工程與設(shè)備的運行和維護(hù)期間對BIM應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用就相對較少。我國BIM隧道技術(shù)仍然存在著許多的技術(shù)問題。（1）市場上有很多種軟件。每個軟件的存儲格式不同，軟件不兼容。不同的軟件在項目階段使用，無法快速集成到建筑工程項目階段。如果能發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)隧道PIM應(yīng)用規(guī)范，將推動隧道BIM模型的應(yīng)用。（2）高精度隧道結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計需要一套高性能的計算機(jī)，因此現(xiàn)階段高精度隧道結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計比較困難。BIM技術(shù)不僅簡化了地質(zhì)建模過程，而且提高了地質(zhì)模型與隧道模擬的集成度，不能充分反映實際情況。在中國，為了通過計算機(jī)編程技術(shù)簡化BIM建模過程，我們需要獨立開發(fā)BIM系列軟件。（3）目前，質(zhì)子交換膜隧道設(shè)計主要處于二維設(shè)計階段，無法建立真實的仿真模型。關(guān)注模型本身，對建筑環(huán)境的分析和探索基本上是空白。本文主要在設(shè)計過程的各個階段開發(fā)和應(yīng)用BIM建模技術(shù)，將多學(xué)科分析與實際應(yīng)用相結(jié)合，完善我國PIM行業(yè)的法律法規(guī)。我們的國家。（4）在隧道工程施工前期階段，隧道工程進(jìn)度控制模擬主要基于與隧道模型施工時間相關(guān)的4D質(zhì)量控制進(jìn)度模擬。建立隧道施工過程監(jiān)控仿真平臺是不可能的。各種相關(guān)材料和產(chǎn)品的成本模型必須能夠同時滿足完全統(tǒng)一的交互要求，這需要公共建設(shè)和相關(guān)部門的積極配合。通過工程技術(shù)人員的不斷改進(jìn)，解決了施工總過程管理中各種信息集成化、系統(tǒng)化的漏洞，完善了施工總過程信息系統(tǒng)。1.4.2研究相關(guān)理論TOE框架理論：即技術(shù)、組織、環(huán)境（Technology-Organization-Environment，TOE）是由Tornatzky和Fleisher于上世紀(jì)90年代首次提出。其框架包含三個維度，即技術(shù)層面、組織層面以及環(huán)境層面，用于度量信息技術(shù)采納推廣的主要影響因素。經(jīng)過實踐檢驗證明，創(chuàng)新技術(shù)的采用是研究人員較為感興趣的研究課題。其他研究學(xué)者繼而延續(xù)此研究路徑進(jìn)一步展開，且取得廣泛的研究成果。TOE框架理論中的技術(shù)層面主要審視現(xiàn)有技術(shù)與采納新技術(shù)之間的對比分析，比較二者之間的相對優(yōu)勢、兼容性以及采納復(fù)雜性等維度關(guān)系。組織層面則從采納決策層面分析決策者以及具體實施者對于采納新技術(shù)的支持程度。環(huán)境層面則聚焦于外部環(huán)境對于新技術(shù)采納推廣的相應(yīng)影響作用。第二章傳統(tǒng)隧道工程項目施工階段研究295112.1傳統(tǒng)隧道工程特點2.1.1隧道工程第一應(yīng)用點-地上平面布置考察所研宄隧道所處位置以及施工團(tuán)隊對工作內(nèi)容的劃分情況，發(fā)現(xiàn)該工程處于中鐵九局隧道綜合架子隊的施工范圍內(nèi)。根據(jù)作業(yè)隊統(tǒng)一安排，本隧道由進(jìn)出口及斜井三個工作面同時施工，設(shè)置三個作業(yè)班組。在施工上，要做到“保證重點，兼顧一般”，把重點工作的控制線放在優(yōu)先位置，其他項目的確定不影響主線。該方案應(yīng)滿足連續(xù)平衡施工的要求。主要施工人員和機(jī)械必須在每個施工期間連續(xù)作業(yè)，以平衡勞動力、施工機(jī)械和材料的消耗，提高效率，以便于規(guī)劃、材料供應(yīng)和充分利用臨時設(shè)施。2.1.2隧道工程第二應(yīng)用點-洞口施工邊仰坡施工：盡量保持地表最初的狀態(tài)，避免對周圍的生態(tài)環(huán)境造成眼中的影響，減少對其土石方數(shù)量的挖取。在項目施工以前，首先清除坡面的危石以及積土，按照計劃要求制作天溝，做好排水系統(tǒng)。首先應(yīng)自上而下開挖，可使用挖掘機(jī)進(jìn)行土層的挖掘工作，對于石質(zhì)地段應(yīng)進(jìn)行爆破處理，在處理下層結(jié)構(gòu)時，要提前進(jìn)行坡度的測量，在進(jìn)行下層結(jié)構(gòu)挖取時做好噴錨防護(hù)。洞門施工：在洞門口首先采用弱爆破法進(jìn)行爆破，然后人工清碴；洞門砼灌筑用萬能桿件支架和特制鋼木模板，進(jìn)行攪拌運輸后入模，插入式振動器振搗砼完成洞門砼施工。并按照項目的具體要求做好除污防護(hù)工作，保證洞門口的設(shè)計美觀性，并且該階段的施工為保證安全，應(yīng)在雨季前完成。洞口超前預(yù)支護(hù)：隧道建設(shè)的進(jìn)出口兩個洞門口處的支護(hù)及施工的具體操作要嚴(yán)格按照設(shè)計和規(guī)范的要求來進(jìn)行，在兩端均采用大管棚支護(hù)，間距為每米2.5根，壓注1:1水泥漿.2.1.3隧道工程第三應(yīng)用點——濕噴砼一方面由于濕噴工藝的特性，在隧道項目施工過程中采用的速凝劑必須在凝聚強(qiáng)度及時間等多方面滿足項目設(shè)計要求；另一方面，為了確保砼的強(qiáng)度符合施工要求并方便進(jìn)行，應(yīng)經(jīng)過多次試驗，滿足設(shè)計要求的前提下，嚴(yán)格控制拌合物的和易性。濕噴砼工藝能夠很好的減少回彈量，降低粉塵。噴射混凝土?xí)r，一般可分為三層從下向上進(jìn)行，第一層相對較薄，3~5厘米，向上一層厚度控制在5~10厘米范圍內(nèi)，最上面一層厚度一般低于10厘米，相鄰時間間隔在15分鐘以內(nèi)。2.14隧道工程第四應(yīng)用點——施工通風(fēng)盤道嶺隧道項目施工過程中，將風(fēng)機(jī)設(shè)在洞外，采用壓入式進(jìn)行施工過程中通風(fēng)處理。本項目與專業(yè)的通風(fēng)對于合作，確保施工人員的安全情況，指定安全責(zé)任人，加強(qiáng)管理，將每一部落實到位，通風(fēng)管必須保持平直順暢，盡量避開尖銳的拐彎處位置，保持通風(fēng)順暢，同時還要檢查管道接頭的嚴(yán)密性，并注意日常養(yǎng)護(hù)維修，確保通風(fēng)設(shè)備的良好運行；此外在隧道內(nèi)部施工時，應(yīng)及時對內(nèi)部空氣進(jìn)行監(jiān)測，避免安全事故的發(fā)生。2.1.5隧道工程第五應(yīng)用點——施工排水項目施工過程中應(yīng)注意污水的排放，在隧道項目中，應(yīng)在洞口按要求修建污水處理池，本項目采取順坡排水，施工時派專人在隧道兩側(cè)碼砌臨時排水溝，保證工作面無積水，工作面所有的水能從臨時排水溝順利順坡排至洞外，凈化后排放至指定地點。269282.2傳統(tǒng)隧道工程難點分析2.2.1隧道工程項目進(jìn)度控制研究本次隧道施工土建工期時間為38.3個月，該隧道施工分為進(jìn)口和出口兩個不同的工區(qū)，其中進(jìn)口工區(qū)需要4個月準(zhǔn)備時間，出口工區(qū)擔(dān)負(fù)2648.15m正洞施工。隧道的貫通里程為D4K465+056.進(jìn)口工區(qū)棄于D4K464+800線路前進(jìn)方向右側(cè)約3000米的旱地處，運距為5km。出口工區(qū)棄于D4K473+500，運距為9.6km。隧道D4K421+014至+029段和D4K467+489至+704段采用明挖法進(jìn)行施工，其余地段結(jié)合新奧法原理開展施工。光面爆破，錨噴網(wǎng)初期支護(hù)。噴混凝土采用濕噴技術(shù)，Ⅳ和Ⅴ級的圍巖地段隧道開挖之后需要及時進(jìn)行噴砼封閉并進(jìn)行初期支護(hù)。隧道D4K462+029至069段以及D4K467+629+689段埋深比較淺，風(fēng)化層也比較厚，在施工過程中更容易出現(xiàn)塌方，超前支護(hù)采用ф管棚超前支護(hù)，管棚長度進(jìn)出口設(shè)置分別為10m和15m，在隧道施工時仰拱應(yīng)當(dāng)超過前拱墻襯砌的20m至30m之間，仰拱進(jìn)行分段整體澆注，眼睛進(jìn)行半幅施工，仰拱和填充可以分開澆筑，使仰拱和填充施工質(zhì)量得到保障。隧道明挖段在施工時需要避開雨季，施工自上而下開挖，需要及時支護(hù)，施工期間也需要加強(qiáng)地表監(jiān)測，加強(qiáng)施工排水工作。洞身襯砌該隧道進(jìn)口采用斜切式洞門，D4K462+026-+029段則是采用斜切延伸段，隧道出口段采用斜切延伸段；D4K467+692+704段采用斜切式洞門。由于隧道洞身D4K462+029~+069段范圍埋深比較淺，考慮到抗震相關(guān)要求，需要使用到V型復(fù)合襯砌。2.2.2隧道工程項目質(zhì)量控制研究在全隧道施工期間需要進(jìn)行監(jiān)控量測，并且要將其作為關(guān)鍵工序納入到現(xiàn)場施工關(guān)鍵工序中，監(jiān)控量測需要包含以下幾方面的內(nèi)容：首先，需要對深埋暗挖地段進(jìn)行地表開裂，沉降觀測。觀測點需要和洞內(nèi)的觀測點布置在同一個斷面歷程，而且布點觀測斷面不小于3個，觀測斷面間距為每10m一個。其次，對于3級、4級和5級圍巖段需要進(jìn)行洞內(nèi)洞外的觀察和拱頂下沉，凈空變化監(jiān)控測量等，其中3級圍巖段量測斷面間距不應(yīng)當(dāng)大于50m，4級圍巖段量測斷面則不大于10m，5級圍巖段量測斷面間距不大于5m。最后，對于監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行嚴(yán)格的分析，并且對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時的匯總和分析。2.2.3隧道工程項目成本控制研究隧道工程項目成本面臨的主要合同風(fēng)險是合同履行能力的風(fēng)險。在建設(shè)過程中，涉及的參與方多，各方在能力和信譽(yù)方面都可能給項目成本合同履行帶來一定的風(fēng)險，給項目帶來損失。第三章BIM技術(shù)優(yōu)越性分析3.1BIM的基本概念3.1.1BIM的內(nèi)涵及特點BIM(BuildingInformationModeling)意為：利用數(shù)字模型對建設(shè)項目進(jìn)行設(shè)計、施工、運營和管理的過程。隧道信息模型是指將數(shù)字信息應(yīng)用于隧道設(shè)計、造價、管理的數(shù)字化方法，不只是簡單的將數(shù)字信息進(jìn)行簡單地集成。BIM技術(shù)是信息化技術(shù)在隧道行業(yè)中應(yīng)用的新型表達(dá)方式，集成了建設(shè)工程項目全生命周期各個階段的信息，并通過數(shù)字化、可視化的模型方式來共享隧道物的特性信息，為項目各個參與方提供了全新的協(xié)同工作平臺，提高各方溝通效率、減少理解性錯誤，從而大大提高了建設(shè)效率、保障了施工工期與成本。BIM技術(shù)具有以下特點：（1）可視化。然而，在整個工程設(shè)計和決策過程中，不同學(xué)科之間的可視化設(shè)計和決策更能直觀地體現(xiàn)出不同學(xué)科之間的互動。因此，提前消除了項目的安全隱患，提高了項目的合理性和準(zhǔn)確性，促進(jìn)了項目的正常進(jìn)展。（2）協(xié)調(diào)和優(yōu)化。PEM技術(shù)可以根據(jù)二維CAD施工圖提供的信息協(xié)調(diào)所有專業(yè)信息，減少沖突和不必要的計劃變更，例如在建模的早期階段。為了建立模型，通過對模型中圖紙的誤差、泄漏、碰撞、缺陷等問題的研究，可以及時發(fā)現(xiàn)圖紙之間不合理的管線布置和各種問題的多學(xué)科優(yōu)化，大大縮短了工程工期和成本。（3）模擬。在設(shè)計階段，BIM技術(shù)可以通過模擬日光隧道的能耗來幫助優(yōu)化設(shè)計。在招投標(biāo)和施工階段，將4dBIM技術(shù)與三維BIM模型和施工進(jìn)度相結(jié)合，根據(jù)專業(yè)特點和可視化程度模擬施工，確定合理的施工方案，不僅可以指導(dǎo)施工現(xiàn)場，合理安排材料設(shè)備的進(jìn)場方式和工作分配，也能生動地反映項目管理的進(jìn)度。（4）信息產(chǎn)品的多樣性。BIM技術(shù)可以通過可視化仿真和隧道優(yōu)化設(shè)計獲得各種數(shù)據(jù)和信息。包括平面圖、立面圖、剖面圖和總體施工圖。它直接通過PEM模型的碰撞檢測來消除設(shè)計變更中的相關(guān)錯誤。3.1.2BIM的價值對國內(nèi)隧道施工領(lǐng)域來講，在施工過程中應(yīng)用BIM技術(shù)既能夠節(jié)約成本，也能在保證質(zhì)量的情況下加快項目施工進(jìn)度。并且，BIM的深層次運用對國內(nèi)隧道領(lǐng)域的變革有著極大的推進(jìn)效用。（1）對隧道施工行業(yè)技術(shù)能力的提升有促進(jìn)作用。BIM技術(shù)的有效利用可以減少工程的返工，從而有效地提高工程的可實施性和可控制性。應(yīng)用BIM技術(shù)可以支持隧道環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、施工工藝等多方面的分析和模擬，實現(xiàn)虛擬的設(shè)計、虛擬的建造、虛擬的管理以及全生命周期、全方位的預(yù)測和控制。BIM并不只是單純的三維數(shù)字化參數(shù)模型，其核心是在建設(shè)的各個環(huán)節(jié)當(dāng)中各方以模型為基礎(chǔ)展開信息交流和分享。它轉(zhuǎn)變了以2D為基礎(chǔ)的設(shè)計和專業(yè)、施工之間的配合模式，轉(zhuǎn)變了僅僅以符號和文字表述為依托的構(gòu)想展開工程創(chuàng)建的管控模式。有助于各方更好的把握整個項目，增強(qiáng)了各個專業(yè)及主體的協(xié)作性。（2）推動隧道行業(yè)管理機(jī)制的創(chuàng)新和提升利用BIM技術(shù)創(chuàng)建數(shù)字化模型，對所承接項目的規(guī)劃、建造和運營全過程進(jìn)行管理和優(yōu)化的過程和方法，更像是一種管控過程。在該過程當(dāng)中，圍繞ＢＩＭ模型，各個主體可以在一致化的模型上統(tǒng)一步調(diào)、相互配合，這有助于管理機(jī)制的轉(zhuǎn)變和調(diào)整（3）可有效提升行業(yè)信息化水平，推動施工項目精細(xì)化管理圍繞BIM模式，結(jié)合先進(jìn)的信息技術(shù)，激發(fā)雙方對建設(shè)項目管控的支持，使智能建筑成為現(xiàn)實。目前，隨著云計算、海量數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動軟件等越來越多的典型手段的出現(xiàn)，信息技術(shù)正逐步被廣泛應(yīng)用，以更深入地利用技術(shù)，提供更多的技術(shù)支持和應(yīng)用方式?；贐IM幾何模型，可以在項目建設(shè)的各個階段添加信息和數(shù)據(jù)，前端可以實時連接物聯(lián)網(wǎng)和移動軟件?？刂剖┕がF(xiàn)場和隧道的運營。利用云計算的低成本和高效率，可以在后端建立可靠的BIM數(shù)據(jù)庫。每個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的大量信息可用于存儲、分析和開發(fā)基于大量數(shù)據(jù)的BIM技術(shù)，并建立可重用的知識庫?？傊贐IM技術(shù)的各種信息技術(shù)的集成可以控制隧道的各個方面，包括成本、進(jìn)度、原材料、質(zhì)量等。有助于提高公共管理水平，實現(xiàn)智能建筑。3.2BIM軟件及應(yīng)用3.2.1BIM技術(shù)優(yōu)越性分析影響該項目的因素有五個。人、材料、機(jī)器、方法、環(huán)境（1）在施工階段，將PEM技術(shù)應(yīng)用于關(guān)鍵崗位現(xiàn)場人員的質(zhì)量管理，提高現(xiàn)場人員的興趣，調(diào)動各方的積極性，改變現(xiàn)場質(zhì)量管理和分工（2）在材料供應(yīng)商選擇階段，PEM技術(shù)用于收集以往建設(shè)項目使用的材料數(shù)據(jù)，了解材料信息，通過分析確定最佳供應(yīng)商，確保原材料的質(zhì)量和安全；在投料階段，BIM模型提供的材料清單和驗收標(biāo)準(zhǔn)文件可以方便快捷地按照規(guī)范要求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，對進(jìn)口材料進(jìn)行驗收，確保材料的規(guī)格、型號、品種和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計文件一致，確保材料質(zhì)量。在材料的獲取和使用階段，參考施工進(jìn)度計劃，提供材料清單，確定材料數(shù)量，確保材料限額。BIM技術(shù)與射頻識別（RFID）技術(shù)相結(jié)合，可以實現(xiàn)隧道材料的實時自動跟蹤和管理，實現(xiàn)更準(zhǔn)確、高效的現(xiàn)場材料管理。（3）利用BIM技術(shù)模擬早期施工方法，分析施工方法在工程質(zhì)量管理中的可行性。（4）BIM技術(shù)模擬作業(yè)區(qū)域的工程技術(shù)環(huán)境和工作環(huán)境，施工現(xiàn)場的生活區(qū)和辦公區(qū)通過建立三維模型來預(yù)測施工現(xiàn)場第三方動態(tài)漫游功能對環(huán)境質(zhì)量的影響，充分發(fā)揮信息共享和協(xié)調(diào)的功能，及時協(xié)調(diào)項目管理環(huán)境變化的影響，創(chuàng)造更好的質(zhì)量管理環(huán)境。3.2.2BIM技術(shù)的作用特點（1）可視化特點從現(xiàn)代隧道中可以看出，隧道的空間結(jié)構(gòu)通常是復(fù)雜的，但很難用人腦或傳統(tǒng)的思維方式來想象這種空間結(jié)構(gòu)。它通常是手工繪制的，但仍有一些隧道無法用肉眼觀察和測量，因此手工繪制很難完成。利用計算機(jī)數(shù)據(jù)可以更準(zhǔn)確、方便地顯示整個隧道的空間結(jié)構(gòu)。同時，對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以生成報告。此外，在整個施工過程中，您可以直觀地進(jìn)行溝通、討論和討論。（2）協(xié)調(diào)性特點隧道公司的每個部門在隧道設(shè)計的每個環(huán)節(jié)都有自己獨立的部門，但每個人都有不同的想法和觀點。因此，最終可以僅從理想設(shè)計的每個環(huán)節(jié)考慮設(shè)計，但總體設(shè)計是無關(guān)的。這種情況不僅會導(dǎo)致一些不必要的矛盾和沖突，而且會導(dǎo)致未來的大規(guī)模返工，造成時間、人力和財力的浪費。將PIM技術(shù)應(yīng)用于隧道碰撞設(shè)計，以碰撞報告的形式輸出并及時反饋給相關(guān)設(shè)計人員，大大降低了后期返工率，同時減少了材料浪費。（3）可出圖特點利用BIM技術(shù)可以生成隧道施工圖紙、設(shè)備管線圖、構(gòu)件詳圖、碰撞檢查報告以及修改建議等并不是像通常設(shè)計的紙質(zhì)的平面設(shè)計圖。他通過展現(xiàn)動態(tài)的設(shè)計圖和建立可視化的數(shù)據(jù)模型，能夠更好的幫助業(yè)主進(jìn)行抉擇。（4）優(yōu)化性特點BIM的優(yōu)化型主要體現(xiàn)在它能夠隨時的反映因為設(shè)計發(fā)生變化而多出或者減少的成本。同時能夠?qū)?nèi)部結(jié)構(gòu)中可能存在的不規(guī)則形狀進(jìn)行設(shè)計。（5）模擬性特點評價一個隧道的設(shè)計得好還是壞，除了總體設(shè)計格局上，還有一個現(xiàn)實因素，這個隧道設(shè)計是否符合要求還要看室內(nèi)的采光是否符合標(biāo)準(zhǔn)，這些都是在圖紙上看不出來的，如果工程項目完成后才發(fā)現(xiàn)室內(nèi)采光有缺陷，就會造成一定的損失。BIM技術(shù)能夠?qū)ξ从械乃淼肋M(jìn)行仿真實驗，以此可以事前就知道這個隧道設(shè)計采光方面是否符合要求。第四章BIM在隧道施工階段應(yīng)用管理現(xiàn)狀4.1BIM在我國的發(fā)展歷程目前，BIM技術(shù)已成為我國的發(fā)展趨勢，并在我國許多大型基礎(chǔ)設(shè)施項目中得到了廣泛應(yīng)用。從促進(jìn)地方政策的角度來看，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部率先響應(yīng)了世界范圍內(nèi)采用BIM技術(shù)的趨勢，并在全國范圍內(nèi)頒布了鼓勵措施，支持試點城市加強(qiáng)BIM項目建設(shè)，推動BIM技術(shù)在國內(nèi)隧道行業(yè)的廣泛應(yīng)用。中央政府和地方政府制定了BIM技術(shù)指南。同時，為了滿足綠色隧道的特殊設(shè)計要求，國內(nèi)一些著名隧道也嘗試采用BIM技術(shù)，如北京水立方隧道、鳥巢隧道、上海世博會全球館、南水北調(diào)中線工程、大型城市軌道交通工程等。目前，我國隧道行業(yè)采用的質(zhì)子交換膜技術(shù)主要集中在隧道的整個生命周期。與我國早期應(yīng)用質(zhì)子交換膜相比，國內(nèi)隧道行業(yè)更加重視質(zhì)子交換膜技術(shù)在隧道設(shè)計中的應(yīng)用，即合理優(yōu)化設(shè)計。以北京2008年奧運會場館建設(shè)為例，在整個項目建設(shè)階段，尤其是整個項目管理階段，都采用了PEM技術(shù)。我們可以看到質(zhì)子交換膜技術(shù)在奧運場館建設(shè)中的應(yīng)用。技術(shù)方面，國內(nèi)大型隧道企業(yè)也在適應(yīng)形勢，積極采用BIM技術(shù)。例如，作為中國最大的隧道施工企業(yè)之一，上海建工集團(tuán)積極采用BIM技術(shù)進(jìn)行大型工程承包，積極推動項目團(tuán)隊、子公司和業(yè)務(wù)合作伙伴實施BIM技術(shù)。對于基于BIM技術(shù)的交互式信息平臺，各方參與了信息平臺的建設(shè)，有效地共享了信息，實現(xiàn)了BIM技術(shù)的采用和推廣帶來的優(yōu)勢。技術(shù)（如有效減少設(shè)計變更、提高設(shè)計節(jié)能、快速估算成本、縮短施工周期等），越來越多的國內(nèi)企業(yè)致力于采用和推廣PEM技術(shù)。4.2BIM在施工過程中的應(yīng)用及管理4.2.1施工技術(shù)業(yè)務(wù)上（1）通過碰撞檢查，有效減少返工。針對隧道工程設(shè)計，隧道、結(jié)構(gòu)、設(shè)備及水暖電等不同專業(yè)的設(shè)計工作是分開進(jìn)行的。在施工之前，施工單位需要將各專業(yè)設(shè)計圖紙進(jìn)行綜合檢查，以保證各專業(yè)之間不發(fā)生沖突。應(yīng)用BIM技術(shù)，可把多個部分的模型整合到一個當(dāng)中，借助專門的碰撞檢查程序，在虛擬的三維環(huán)境下進(jìn)行快速、全面、準(zhǔn)確的計算，并找出圖稿當(dāng)中的缺陷、疏漏等，消除由此產(chǎn)生的設(shè)計變更和工程洽商，減少施工中的返修，節(jié)省開支，減少耗時，減小風(fēng)險。（2）通過施工模擬，優(yōu)化施工方案。在施工之前，施工單位需要編制合理的施工方案。借助BIM立體可視化的特征展開仿真，在虛擬條件下對工程的實施計劃進(jìn)行剖析、模擬和優(yōu)化，可以直接掌握各個部分的時間節(jié)點以及相關(guān)步驟，更好地識別整項工作中的關(guān)鍵點和困難點，從而優(yōu)化方案、提高施工效率，保證方案具備實際操作性和可靠性。4.2.2施工生產(chǎn)業(yè)務(wù)上支持進(jìn)度管理和控制。BIM組件與實現(xiàn)方案相結(jié)合，形成可視化4D模型。以4D管控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用三維進(jìn)度圖，自動檢查施工過程中的進(jìn)度、人工和物料平衡、裝載設(shè)備狀態(tài)、是否進(jìn)行了科學(xué)操作、主要作業(yè)是否停止、是否有延誤等，指導(dǎo)合理的施工計劃。在保證施工進(jìn)度、優(yōu)化工期的前提下，根據(jù)施工準(zhǔn)備進(jìn)度科學(xué)合理地選址，減少二次運輸。支持現(xiàn)場生產(chǎn)的協(xié)同作用。在信息傳遞和交流過程中，基于三維信息模型的BIM以可視化、可視化和動態(tài)的方式提出并傳遞了設(shè)計思想和實現(xiàn)方案，極大地提高了信息傳遞的效率。同時，施工前易于理解和培訓(xùn)人工技術(shù)。充分了解施工內(nèi)容和施工順序。此外，基于統(tǒng)一模型的BIM集成了設(shè)計模型、項目管理、預(yù)算、材料設(shè)備、信息管理等功能，降低了數(shù)據(jù)收集、存儲和分析的難度。由于工程過程中信息的多樣性，提高了信息傳輸?shù)男省ＶС謹(jǐn)?shù)字化生產(chǎn)和組裝建設(shè)。BIM技術(shù)與數(shù)字化制造技術(shù)的結(jié)合可以提高成形件的制造效率。在配置過程中，BIM組件的三維設(shè)計信息模型可以轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)線系統(tǒng)所需的數(shù)字模型，完成配置處理。對于幾何模型復(fù)雜的隧道施工構(gòu)件，可以大大提高生產(chǎn)效率，有效降低隧道預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)誤差，提高精度。此外，基于BIM的虛擬裝配系統(tǒng)可以恢復(fù)特定的執(zhí)行狀態(tài)，識別存在的問題，優(yōu)化相關(guān)的軟件規(guī)劃，減少后期的返工。4.2.3施工成本業(yè)務(wù)上（1）支持準(zhǔn)確高效的工程量計算是工程預(yù)算、變更控制、計量、支付和工程結(jié)算的前提和基礎(chǔ)。使用基于BIM的工程量計算軟件可以有效地提高工程量計算的準(zhǔn)確性和效率。可以計算BIM中的數(shù)據(jù)項。利用這部分?jǐn)?shù)據(jù)，計算機(jī)可以根據(jù)嵌入式幾何、物理和空間信息計算技術(shù)推斷出不同元素的總數(shù)。同時，設(shè)計模型的重用可以節(jié)省手工圖形建模的時間，提高建模效率。（2）支持項目預(yù)算與進(jìn)度的集成，擴(kuò)展了5D模型全過程的三維成本管控信息模型。利用相關(guān)系統(tǒng)的動態(tài)管理控制效果，可以實現(xiàn)成本實施的各個環(huán)節(jié)。在完成第一階段基于BIM的精細(xì)計算和評估后，基于5D模型的施工模擬可以優(yōu)化進(jìn)度、資金、科學(xué)資源和資源利用，減少執(zhí)行錯誤，降低修復(fù)率，避免進(jìn)一步損失。在實施階段，在5D模型的基礎(chǔ)上，利用PEM模型對原材料采購計劃、人員進(jìn)入計劃和資金投入進(jìn)行及時、準(zhǔn)確的分析。在數(shù)據(jù)庫中，充分遵守合同要求，了解原材料的使用情況，確定原材料的合理價格，激發(fā)“限用材料”的實際效果。基于三維模型，實現(xiàn)了工程量清單計價、工程量清單計價和工程結(jié)算的變更計算，并自動保存相應(yīng)的變更記錄，便于查詢。通過項目成本信息的比較，可以實時控制項目成本信息，實現(xiàn)項目成本的管理和控制，提高項目成本分析能力。多重成本法。第五章案例分析——以A隧道為例5.1工程背景某高速公路位于合肥市內(nèi)，此高速公路是兩地經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的重要通道，正常通車后，能夠加強(qiáng)地區(qū)間的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，降低運輸成本，節(jié)省運輸時間，促進(jìn)兩地經(jīng)濟(jì)發(fā)展。根據(jù)設(shè)計資料說明，此高速公路穿越一段地質(zhì)復(fù)雜的山體，由于山體覆蓋范圍廣闊，選擇繞行方案成本過高，為了節(jié)省成本和工程時間，工程方選擇直接貫穿山體建立一條高速公路隧道。本次設(shè)計任務(wù)是根據(jù)該工程的初始地質(zhì)勘測及設(shè)計資料，并參考類似的工程案例，設(shè)計一條合適的高速公路隧道。5.2工程項目建設(shè)難點項目BIM隧道模型主要通過Revit建模軟件完成，對于不合理的地方，需要根據(jù)模型來對專業(yè)各自之間交錯碰撞的位置進(jìn)行初步修改，減少二次變更的情況發(fā)生，以免給設(shè)計人員帶來不必要的麻煩。但是項目的建設(shè)也有著自身的難點，主要包括如下方面：本工程多為異形結(jié)構(gòu)，尺寸變化大，如何實現(xiàn)外觀隧道美學(xué)，達(dá)到設(shè)計效果難度高，且細(xì)部的防水處理難度大，隧道物緊臨紅線，鋼構(gòu)構(gòu)件較大，在場地狹小的情況下建設(shè)這種超高層的隧道，就會存在很多的負(fù)載接待你，部分鋼管柱鹼、靜性鋼柱，銜架樓層板等大構(gòu)件的施工難度更大，安全立體交叉防護(hù)難度也就更大。該項目涉及專業(yè)眾多，總承包商旗下的分包商數(shù)量也較多，在項目工期較短的情況下很難確保進(jìn)度的有效控制，設(shè)計方、施工方等數(shù)量眾多，這些人員存在協(xié)調(diào)困難的問題，一旦出現(xiàn)安全問題，也很難做到及時發(fā)現(xiàn)和匯總，從而導(dǎo)致問題很容易錯過最佳的解決時機(jī)，從而得不到有效解決。由于項目較大，存在很多變更的情況，簽證和指出對比都較為麻煩，從而無法有效確定資金流量，降低了變更索賠的時效性，增加了變更計量工作量。5.3工程項目的組織結(jié)構(gòu)和流程設(shè)計為攻克上述工程難點，本項目特意成立了BIM管理部，這個部門是在建設(shè)單位的直接指揮下進(jìn)行的，由顧問單位及BIM設(shè)計團(tuán)隊作為技術(shù)支持，由總承包單位成立的專門管理團(tuán)隊，BIM建模和管理也是采取團(tuán)隊組織的形式，由項目經(jīng)理帶頭，由BIM負(fù)責(zé)人和項目副經(jīng)理的管理下，從而確保項目的有機(jī)協(xié)調(diào)，BIM模型的復(fù)核、深化由總承包BIM團(tuán)隊負(fù)責(zé)。團(tuán)隊由11名成員組成，各個成員都有自己的工作和責(zé)任，大家分工協(xié)作，來確保BIM建模的順利完成。圖SEQ圖\*ARABIC1傳統(tǒng)計劃編制圖SEQ圖\*ARABIC2基于BIM計劃編制5.4綜合設(shè)計目標(biāo)的實現(xiàn)該項目在利用BIM技術(shù)建立三維模型的過程中，會發(fā)現(xiàn)圖紙上許多的問題，比如，尺寸漏標(biāo)或標(biāo)注錯誤、設(shè)計不規(guī)范、節(jié)點詳圖無法對應(yīng)平面圖、系統(tǒng)圖無法對應(yīng)平面圖等；對于機(jī)電管線錯位、錯缺問題更是層出不窮。可以在三維模型中將這些問題記錄匯總，在圖紙會審時與各方進(jìn)行協(xié)商溝通和交底，以便在施工前解決這些問題，避免在施工過程中影響施工進(jìn)度和施工質(zhì)量?；贐IM技術(shù)可視化高及模擬性強(qiáng)的特點，從而使得空間造型設(shè)計與施工方案設(shè)計提供有效的技術(shù)支持。利用BIM技術(shù)對復(fù)雜節(jié)點進(jìn)行可視化表達(dá)，尤其是在復(fù)雜的施工節(jié)點如梁柱節(jié)點、剪力墻等容易出現(xiàn)少筋、漏筋和鋼筋綁扎錯誤的現(xiàn)象。通過施工節(jié)點的三維模型效果直觀可視化的查看鋼筋尺寸和位置關(guān)系，從而達(dá)到指導(dǎo)現(xiàn)場施工和合理安排施工工序的目的，保證節(jié)點構(gòu)造的準(zhǔn)確性。第六章總結(jié)與展望自BIM出現(xiàn)以來，中國政府高度重視BIM技術(shù)的發(fā)展。由中科院研發(fā)的PKPM軟件已與Autodesk公司的Revit達(dá)成戰(zhàn)略合作，實現(xiàn)了兩款軟件進(jìn)行文件互導(dǎo)，這樣就不要重復(fù)去構(gòu)建模型，也