BIM技术在城市越江隧道大修施工中的运用研究

 陈功奇

 [上海公路桥梁（集团）有限公司，上海200433]

摘要：近年来，BIM的发展和应用引起业界的广泛关注，BIM在施工中的运用较为迅猛。利用BIM可视化和动态显示的优点，结合延安东路隧道大修工程实例，对BIM技术深度开发运用，研究BIM技术在施工筹划中的运用、施工进度管理中的运用、点云技术在隧道健康检测中的运用。

  关键词：BIM技术；施工筹划；进度管理；点云技术；延安东路隧道

  中图分类号：U457 文章编号：1004-4655( 2016) 02-0089-03

 BIM是以建筑工程项目的相关信息数据为基础，通过数字信息仿真模拟建立真实信息的建筑物模型，具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。BIM技术由于具有可视化的特点，最早运用于辅助建筑物的设计，特别是管线的设计和碰撞检查，随着BIM技术的日趋成熟，BIM技术逐步运用于工程施工领域。

 本文以延安东路隧道大修工程为背景，研究BIM技术在施工组织总体筹划中的运用、在施工进度管理中的运用，以及在工艺研发中的运用。总结BIM在隧道大修施工中的运用经验，提出以满足工程运用需求为导向的BIM运用技术。

1工程概况

 延安东路隧道处于上海市中心“咽喉”部位，是跨越黄浦江的一条主要道路，由南北2条隧道组成，隧道北线建成于1988年，南线建成于1996年，长度分别为2 207 m与2 261m。考虑隧道安全运营、环保节能、行车舒适度，并综合考虑与“东西通道”对接，对监控、消防、照明、通风、排水等各种系统和附属设施等进行全面升级大修，对隧道结构渗漏水点进行堵漏修补与加固，改变隧道北线的通风模式，拆除原隧道内上风道板。工程量大、工期紧、专业多、施工组织难度大是本工程显著的特点。

 为了确保工期，需对施_丁^精细化安排，规避大修施工风险，而BIM技术能实现大修工程在电脑中进行“沙盘推演”，合理安排各项施工作业的布置，做到时间空间占满，基于BIM技术的施工筹划、进度管理与新工艺研发成为该工程顺利完成的关键技术。

2大修施工中的BIM运用

 随着BIM技术的日趋成熟及BIM工程师业务水平的提高，BIM技术及外延技术相继被开发运用，目前已运用于建筑设计、投资管理、信息管理及施工工艺模拟中。文献[5]详细讨论BIM技术在施工企业的运用，施工企业基于BIM的可视化技术对施工方案进行可视化，进而优化细化设计施工方案。

 本文以工程实际需求为导向，研究BIM在施工精细化筹划中的运用，开发基于BIM的进度管理技术，探索点云技术在大修施工中的运用。

2,1精细化施工筹划

 施工筹划是一个工程成败的关键，筹划的科学合理性直接决定着整个工程的进度。延安东路隧道大修包含通风、排水、监控、道路、结构、强电、弱电等多项专业的拆旧和换新，在短短的9.5个月内完成大修施工，立体交叉施工在所难免。隧道横断面示意图见图1。

 本次大修施工筹划在横断面上将施工分为3个作业区：上风道作业区、车道层作业区及下风道作业区，各专业施工采取流失的形式开展。传统的施工筹划利用PROJECT等软件编排出各专业在时间上的安排，配合施工平面布置图反应作业点的变化。但在时间和空间的4D施工筹划很难发现冲突。

 运用基于BIM动态显示技术，根据施工筹划方案及图纸，建立可视化施工筹划方案，在虚拟世界开展工程建设，以检查校核施工筹划在时间和空间上的合理性。利用BIM查询指定时间段内各分项工作的完成情况，包括已完工、正在施工以及尚未开工等部分。使施工进度计划更加合理、紧凑。基于BIM的施工筹划动态显示示意图见图2。

 通过检查→反馈→修改施工方案→修改BIM施工筹划模型→再次检查，不断修正施工筹划，如图3所示；通过干涉检查及方案比选的BIM模拟，优化比选施工方案，达到施工场地布置、立体交叉施工、工期、各工序间的逻辑关系清晰合理。

2.2进度管理

 进度实时监控管理按照计划对隧道施工情况进行有效的管理，其实施过程主要在于：安排人员每天对施工进程拍照，将采集的进度信息添加到BIM模型中，直观反应工作面的位置、已完成工作量、待完成工作及工作量，输出成果在项目管理平台上展现。通过项目管理平台的处理将实际进度与计划进度的对比结果输出，如图4所示。

 通过如上两步的操作，直观真实地看出工程的进度，施工作业位置、已完成工作情况和未完成工作。如有工期延误，可及时在图表中反应，方便高效管理，采取行之有效的弥补措施。此外，在记录施工进度的同时，生成电子化的施工记录，便于后期运维的信息追溯。

2,3点云技术

 点云扫描直接得到真实物体表面的空间采样点，利用点云数据即可重构3D物体表面，点云扫描所取得的物体模型比较精细，真实感强，扫描速度快，且不受表面复杂程度影响。

 延安东路隧道大修为减少作业安排，使用点云技术取代传统的隧道健康检测技术，开发点云在隧道管片错台、断面收敛及沉降检测中的运用。通过与人工检测数据的对比，验证点云技术在隧道健康检测中的正确性。点云技术在隧道健康检测中的运用流程示意图见图5。

 点云扫描速度快，在延安东路隧道北线检测中每测站约10 min，外业工作时间较短。图6给出隧道北线错台的分布，从图中可以看出错台主要集中于隧道管片的封顶块，这与工程实际较为相符。

3结语

 根据大修工程的特点，以工程需求为导向，研究BIM技术在施工筹划、进度管理、工艺模拟及点云技术在隧道健康检测中的运用，主要结论和建议如下。

 1)基于BIM的动态显示功能在4D筹划上优势明显，可优化施工方案，达到时间空间占满的工作状态。

 2)对于复杂工艺以动态模拟为主，工序简单结构复杂的专项施工，可采用静态模拟，大幅减少模拟资源。

 3)开发可运用于隧道结构健康检测的点云技术，其精度满足工程需求。