BIM技术在济南黄河隧道项目中的应用

近年来，BIM技术在市政基础设施领域得到了越来越多的应用，正悄然改善行业的生产方式、管理水平。中铁十四局集团大盾构工程有限公司在其承建的济南黄河隧道项目中引入了鲁班BIM技术，并通过该技术的深入应用，在项目的成本管控、质量安全管理、进度管理等方面均取得了显著成效，成为隧道BIM技术应用的典范。

济南黄河隧道工程概况

济南黄河隧道位于济南城市中部，北接鹊山片区、济北次中心，南接中心城区主干道济泺路，距建邦黄河大桥和济南黄河大桥分别为6.5km和5.1km，全长4760m，其中盾构段全长2519m，主要包括穿黄隧道3850m、接线道路910m以及相关附属工程，是国内目前在建的最大盾构隧道之一。

该隧道采用泥水平衡盾构机施工，开挖直径15.72m，为双管双层管片结构，外径15.2m、内径13.9m，上层为双向6车道，下层分别为轨道交通M2线、烟道、纵向逃生通道和管廊。

济南黄河隧道项目示意图

BIM模型在施工前期的应用

图纸分析 三维模型能够通过多专业、多阶段的模型叠加快速发现二维图纸中不易被发现的 “错、漏、碰、缺”等问题。该项目通过图纸分析，发现了30个北岸工作井、9个明挖段和4个盾构段机电等存在问题。

用地复核 南岸施工区域地处济南市济泺路主干道，需要按照项目整体规划进行阶段性拆迁工作。BIM模型将无人机采集的地面建筑物信息形成地面坐标，并与施工红线进行匹配，精确定位拆迁位置，同时还标注了黄河医院、加油站、派出所等重要建筑物在区域内的分布情况，有助于制定更加合理的拆迁方案，从而减少对周边居民生活的影响。

重要建筑物的分布情况

三维交底 通过建立盾构段的全专业模型，实现了多截面剖切图像，可直观地查看给排水、电气、箱涵、管片等结构形式之间的相互关系，并全面查看多专业设计效果，为隧道内部的优化设计提供参考，同时也可满足施工三维可视化交底的需求。

结构复核 北岸盾构工作井结构复杂，存在10余处露出地面的结构物。三维模型可以精确展示各个结构的位置关系，并验证其布局的合理性，有助于技术人员理解设计意图和优化设计方案。

10余处露出地面结构物分布图

排布优化 废水泵房管道种类多、强弱电交叉、拐角多、施工空间狭小，在满足使用要求的同时还要留出检修空间，是整个隧道设计和施工的复杂控制节点之一。通过BIM模型的三维可视化、管线空间优化功能，将隧道管片模型、废水泵房土建模型、机电模型进行了整合，管线设计情况得以直观查看，有效地复核了设计的合理性，解决了二维图纸难以准确表达的节点问题。此外，利用模型还可优化管线排布，提高空间的使用率。

预留孔洞 在北岸明挖敞开段图纸上的预留孔没有直接给定细节数据，而是标明了大概的位置和间距。通过BIM模型，不仅能够进一步细化设计意图，将所涉及的预留孔洞、预埋件、设备及其预留孔排布在模型上进行定位，而且可以通过查看图纸和模型，实现施工中的精准定位，进而提高施工效率。

济南黄河隧道立面图和平面图

BIM平台在项目实施中的应用

质量安全管理 利用BIM技术可实现现场质量、安全问题整改的闭环管理。当技术员发起质量、安全问题协作指令后，现场可利用手机拍照问题位置并上传至BIM平台，经对照关联模型和相关资料，及时通知相关负责人进行整改，并持续跟踪、存档问题处理结果。问题处置的全过程也处于监控下，有力地辅助了项目质量安全管理。

BIM技术为质量安全管理提供了信息化手段。其中，施工过程中的安全管理重点包括施工现场围栏是否合格、工人施工防护措施是否到位、起降吊装是否规范等;质量管理重点包括钢筋绑扎间距、模板接缝、混泥土振捣等。

进度管理 将施工进度计划和实际进度导入鲁班BIM平台，形成4D计划模型。该平台可根据施工进度实时更新，并体现出实际进度与计划进度的提前或滞后关系，为调整工期提供依据。

构件信息管理 BIM作为信息在建筑物全生命周期当中流转的技术，信息是BIM的重点。模型上传平台的数据既包括了设计标高、尺寸等设计信息，也包括了测量数据、进度信息、施工资料、影像照片等现场施工信息，无论是施工单位还是运营单位，都能通过该平台得到有效的信息传递，极大地提升了工程信息的共享率。

资料管理 通过资料管理模块，可将项目竣工和运维阶段需要的档案资料(包括施工班组成员信息、验收单、合格证、检验报告、工作清单、设计变更单等)上传到鲁班BIM平台，并可追溯资料的来源。一旦发生问题，可在鲁班BIM平台上调取与该问题相关的设计、施工、验收、运维等所有资料，及时定位发生问题的位置，并分析其原因。

移动端应用 利用Luban iWorks手机端，既可查看项目模型信息，又可查看构件的属性、进度、资料等信息，还可查看模型构件的数量统计、消耗量添加、节点等信息，为项目人员快速读取信息、更新信息提供了一个便捷的移动环境，也为项目BIM应用多平台整合提供了基础。

BIM指挥中心和应用价值

指挥中心 济南黄河隧道智慧工程指挥中心由盾构机监测系统、“BIM+GIS+IoT”系统和视频监控系统构成，以BIM技术为核心，集成了GSD和IoT，是项目施工和运维阶段的数字底板。指挥中心将工程主体与周边环境进行了1：1数字化还原，可在其中查看工程、构件和地理等信息，实时了解项目主体与周边环境关系。其中，“BIM+GIS+IoT”系统由鲁班软件定制开发，具有模型信息展示、协同管理、物联网系统集成等功能;盾构机掘进管控系统可对接鲁班BIM平台，除智能管控盾构机掘进过程外，还对管片的生产、运输、拼装全过程实行数据化管理，实现了管片全生命周期的精细化管理。

济南黄河隧道智慧工程指挥中心

应用价值 通过BIM技术，该项目取得了显著效益，主要体现在以下几个方面：

1)经济效益。该项目在施工阶段结合施工方案、结构偏差和深化设计方案进行了碰撞检查，提前发现、解决了影响施工的碰撞点，避免了工期的延误。该项目共发现19处碰撞点、30个图纸问题，节省工期约30d，综合效益估值达900余万元。

2)社会效益。指挥中心作为项目智慧指挥中心大屏的板块组成部分，是该项目重要的观摩展示平台，累计参观人数多达2000余人次。其中，“中铁十四局大盾构公司安全生产大会”和“济南市项目经理大会”的平台召开，体现了该项目在智慧化、数字化和信息化生产管理方面的实践成果，受到行业领导及业内同行的关注。依托BIM技术应用，该项目获得了中国公路学会交通BIM工程创新奖二等奖、第三届优路杯全国BIM技术应用大赛金奖等，较好地提升了企业形象。

济南黄河隧道项目通过集成运用BIM技术、云计算、大数据，将采集到的隧道工程施工数据上传至平台进行分析和存储，对施工现场进行三维全真模拟，实现了可视化、智慧化、科学化的全过程施工管理，大幅提升了项目管理的精细化水平，为BIM技术在隧道工程施工中的应用起到了示范性作用。

(通讯员 杜昌言，张晓行，徐昕)

注：本文刊载于《市政技术》2021年第11期，第7、8页