潘 鑫

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710043)

美國(guó)國(guó)家BIM 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM 的定義：BIM 是關(guān)于設(shè)施共享的知識(shí)資源，為設(shè)施全生命周期的決策制定提供可靠的信息支持，從最早期的概念階段到最終的拆除階段[1]。自BIM 概念誕生以來，歐美及日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家將其應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域，形成了各自的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使得在建筑業(yè)有了快速的發(fā)展。

相比于建筑業(yè)，隧道工程的信息化水平很低。盡管近年來手工繪圖已被CAD 輔助設(shè)計(jì)替代，其工作效率得到了顯著提升。但其本質(zhì)上仍是一種離散的資源管理模式，與BIM 集中資源管理模式相差甚遠(yuǎn)[2]。

不同于建筑工程位于某一集中區(qū)域，隧道工程一般呈帶線性或帶狀分布，長(zhǎng)度由幾百米至幾十千米不等。同時(shí)，隧道位于地下，受地質(zhì)條件影響較大，外業(yè)勘測(cè)的精準(zhǔn)度會(huì)影響其設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此不能直接照搬建筑工程的BIM 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)路線。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)BIM 技術(shù)應(yīng)用于隧道工程進(jìn)行了一些研究。文獻(xiàn)[3-4]運(yùn)用Revit 對(duì)西成客專清涼山隧道和黔張常鐵路桑植隧道進(jìn)行詳細(xì)的BIM 建模及應(yīng)用研究，文獻(xiàn)[5]運(yùn)用Civil 3D+Dynamo+Revit 對(duì)廣富公路隧道實(shí)現(xiàn)了建模精細(xì)控制及施工全過程信息化管理?？偟膩碚f，BIM 技術(shù)運(yùn)用于公路隧道的研究較少。

1 平臺(tái)選取

目前市面上常用的BIM 軟件有三家：Autodesk、Bentley 和Dassault System。其中，Autodesk 是最早應(yīng)用于建筑業(yè)，旗下的Revit 操作簡(jiǎn)便，通過建立不同族形成所需要的項(xiàng)目，是入門及應(yīng)用頻率很高的軟件。Bentley 的通用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單易上手，但后續(xù)需在MicroStation 進(jìn)行大量開發(fā)工作。Dassault 適用于機(jī)械、航空等更為精細(xì)的行業(yè)，操作難度較前兩款軟件較難，不易掌握。

綜合上述考慮，本文選用Autodesk 旗下的Revit 進(jìn)行分析研究。

2 BIM 在公路隧道中的應(yīng)用研究

依托珠海某公路隧道，其為兩單線隧道，線路左線3645m，右線3735m，共7 組人行、車行橫洞交錯(cuò)分布，進(jìn)口洞門采用削竹式洞門，出口采用端墻式洞門，設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h。

3 BIM 模型建立

3.1 設(shè)計(jì)思路

采用“基本模型+參考模型”的方式進(jìn)行BIM 設(shè)計(jì)，基本模型主要包括初支、二襯、仰拱填充、水溝電纜槽、蓋板等沿線路分布和洞內(nèi)可見的構(gòu)筑物，主要用于場(chǎng)景展示。參考模型以一段為例，將鋼筋、鋼架、錨桿等隱蔽部件添加，進(jìn)行精細(xì)化建模及設(shè)計(jì)參數(shù)和工程數(shù)量的詳細(xì)表達(dá)。基于Autodesk 平臺(tái)的隧道BIM 實(shí)施流程如圖1 所示。

圖1 基于Autodesk 平臺(tái)的隧道BIM 實(shí)施流程[5]

3.2 族與模型建立

Autodesk Revit 中族作為組成項(xiàng)目的構(gòu)件，可以通俗地把族比作是一個(gè)個(gè)零件，它同時(shí)也是參數(shù)信息的載體，通過組裝和拼接從而形成我們需要的物品（項(xiàng)目）。因此，對(duì)于鐵路各設(shè)計(jì)專業(yè)來說，創(chuàng)建族和不斷完善族庫是創(chuàng)建BIM 項(xiàng)目的前提[5]。族構(gòu)件和洞門、聯(lián)絡(luò)通道等模型如圖2、3 所示。

圖2 族構(gòu)件

圖3 BIM 模型

3.3 添加模型屬性

BIM 中的“I”代表Information（信息），是模型的靈魂。Revit 里提供了豐富的參數(shù)分組，可通過不同族進(jìn)行其屬性的手動(dòng)添加，也可通過開發(fā)一些小的插件，對(duì)其進(jìn)行批量添加，以此達(dá)到提高效率的目的。

3.4 施工模擬

模型建立后，我們就可以進(jìn)行一些初步應(yīng)用。通過Autodesk Naviswork 中TimeLiner 導(dǎo)入事先編輯好的CSV 文件，附著上通過Revit 模型導(dǎo)出為NWC 格式文件，就可以全方位、多角度地展示施工工藝的全過程，對(duì)施工方案研究有一定的指導(dǎo)意義。本方案采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法模擬洞口大跨Ⅴ級(jí)圍巖施工方案，如圖4 所示。

圖4 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法4D 模擬

3.5 工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)

Revit 里提供了統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目中模型相關(guān)工程數(shù)量的功能。但其數(shù)量表的格式不能完全按照鐵路工程習(xí)慣，還需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整才能使用[5]。

3.6 輔助出圖

BIM 建?？梢孕蜗蟆⒅庇^的展示施工過程的細(xì)節(jié)和整體把控，但二維圖紙?jiān)谑┕ぶ械牡匚蝗圆豢商娲?。因此，輔助出圖成為了現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)。目前，在Revit 中通過對(duì)三維BIM 模型進(jìn)行投影和剖切，可以得到一些簡(jiǎn)單的二維圖紙，主要以橫剖面圖為主，沿線路的縱剖面圖很難獲得。但是，與AutoCAD 中直接設(shè)計(jì)圖相比，無論在完整性還是在深度上都還存在一定的差距，這些有待于進(jìn)一步開發(fā)研究，從而更好地為設(shè)計(jì)服務(wù)。

4 模型交付使用

通過定義Revit 模型在現(xiàn)實(shí)世界中的位置，利用Autodesk Infraworks 中的模型生成器生成地形模型，然后，將所建好的Revit 模型作為文件數(shù)據(jù)源導(dǎo)入Infraworks 中，通過動(dòng)畫、渲染等手段，讓模型更加豐富，為業(yè)主和使用者提供一個(gè)良好溝通且無障礙平臺(tái)。

5 結(jié)束與展望

通過珠海某公路隧道BIM 模型建立，對(duì)BIM 技術(shù)在公路隧道進(jìn)行了初步探索，取得了一些經(jīng)驗(yàn)和成果。結(jié)果顯示：BIM 技術(shù)在一定程度上可以提高公路隧道的設(shè)計(jì)質(zhì)量和后續(xù)施工管理水平，值得作為一種新技術(shù)進(jìn)行推廣與應(yīng)用。但在軟件開發(fā)、規(guī)范統(tǒng)一、各專業(yè)配合銜接上仍有很大的優(yōu)化空間，需在后續(xù)的BIM 技術(shù)研發(fā)、難題攻克和統(tǒng)籌發(fā)展中進(jìn)一步研究。