近些年，隨著BIM 技術(shù)的普及與快速發(fā)展，BIM技術(shù)在公路隧道建模中的應(yīng)用已由過去簡單的三維漫游展示，向精細(xì)化、信息化等本質(zhì)要求轉(zhuǎn)變。

由于公路橋梁隧道工程的復(fù)雜性以及線性特征，BIM技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于起步階段，傳統(tǒng)建模方式不但無法適應(yīng)隧道高效、精確的建模需求，而且不能滿足項目建設(shè)全生命周期的管理需要。技術(shù)人員基于BIM核心建模軟件Revit，結(jié)合四川省仁沐新高速和康新高速各隧道工程項目，以數(shù)字化模型的建立為突破口，進(jìn)行了隧道建設(shè)全生命周期中的信息化應(yīng)用探索。

隧道信息化建模技術(shù)路線

目前，基于Revit的數(shù)字化建模主要有以下兩種思路：一是利用Revit自帶參數(shù)化插件Dynamo，以設(shè)計文件的CAD圖紙為基礎(chǔ)，人工讀取圖紙中的有效參數(shù)，經(jīng)過由點連線后生成面，最終通過放樣或放樣融合形成三維隧道模型。二是將隧道按照其結(jié)構(gòu)劃分成基本構(gòu)件，并將這些構(gòu)件制作成三維參數(shù)化族庫。當(dāng)需要進(jìn)行隧道建模時，調(diào)用參數(shù)化族庫中的相應(yīng)構(gòu)件拼接組合為完整的隧道。

基于隧道建設(shè)全生命周期管理的需要，綜合考慮以上兩種思路的優(yōu)缺點，研發(fā)團(tuán)隊將隧道構(gòu)件分為兩大部分。其中主洞洞室和人行、車行橫通道等斷面規(guī)律性強的構(gòu)件，通過對Revit二次開發(fā)自動生成；而鋼架、蓋板、錨桿等精細(xì)構(gòu)件，則通過調(diào)用并驅(qū)動參數(shù)化族實現(xiàn)精確建模。

隧道信息化建模技術(shù)路線

信息化建模關(guān)鍵步驟

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立

公路隧道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫主要包含隧道軸線信息、襯砌斷面信息和附屬構(gòu)件尺寸信息。

（1）隧道軸線信息

公路隧道軸線包括主洞設(shè)計軸線和人行、車行橫通道軸線，是實現(xiàn)信息化建模的重要參數(shù)。該信息可通過緯地路線數(shù)據(jù)解析獲得，并調(diào)用Revit相關(guān)API擬合成構(gòu)建隧道BIM模型所需的三維軸線。

（2）襯砌斷面信息

公路隧道襯砌斷面形式多樣、種類繁多，按照功能可分為常規(guī)隧道輪廓、加寬隧道輪廓、車行橫通道、人行橫通道、斜井、明洞等；而按照形式又有直墻式、曲墻平底式和曲墻仰拱式，曲墻仰拱式又可分為有初支仰拱和無初支仰拱的情況，且仰拱與拱墻或初支的連接方式也有所差別。在分析常見公路隧道通用圖的基礎(chǔ)上，對各種斷面進(jìn)行歸納總結(jié)，提出各種斷面的確定參數(shù)。

（3）附屬構(gòu)件尺寸信息

附屬構(gòu)件主要包含蓋板、洞門、側(cè)墻等，其主要參數(shù)信息通過設(shè)計圖紙?zhí)崛　?/span>

隧道部分?jǐn)嗝鎱?shù)示意

襯砌結(jié)構(gòu)及附屬結(jié)構(gòu)建模

（1）襯砌結(jié)構(gòu)數(shù)字化建模

通過對Revit進(jìn)行二次開發(fā)，直接讀取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的路線數(shù)據(jù)和襯砌斷面數(shù)據(jù)，依據(jù)襯砌起終點樁號劃分路線，按照斷面的幾何關(guān)系計算各關(guān)鍵點的坐標(biāo)連線成面。然后分組分段放樣或放樣融合成體，并通過相應(yīng)方法將所有實體轉(zhuǎn)換為Revit族實例。

隧道斷面數(shù)字化建模

（2）交叉口處理

對于人車行橫洞，由于人車行橫洞是和隧道區(qū)段連接的，其連接部分需要考慮到襯砌的重合、多余襯砌的刪除等問題。具體思路是用參數(shù)化方法建立標(biāo)準(zhǔn)斷面和人車行橫洞的襯砌結(jié)構(gòu)，分別取兩斷襯砌結(jié)構(gòu)對對方斷面實心主體的布爾差集。

隧道模型交叉口處理

（3）附屬結(jié)構(gòu)參數(shù)化驅(qū)動

首先建立隧道附屬構(gòu)件參數(shù)化族庫，通過讀取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫附屬構(gòu)件信息，驅(qū)動各構(gòu)件族參數(shù)，并通過程序?qū)崿F(xiàn)各構(gòu)件的自動放置。

隧道附屬結(jié)構(gòu)

建筑信息數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

建筑信息數(shù)據(jù)庫主要包含構(gòu)件位置信息、構(gòu)件材料信息、構(gòu)件編碼信息。其中，構(gòu)件位置信息用于區(qū)分不同構(gòu)件的位置；構(gòu)件材料信息用于統(tǒng)計不同材料的使用量；構(gòu)件編碼信息分為結(jié)構(gòu)形式碼、空間分類碼、工程構(gòu)件碼、工程分類碼、工程屬性碼和分部分項工程碼，主要用于施工運營過程中的進(jìn)度顯示、質(zhì)量控制、運營監(jiān)測等。所有建筑信息數(shù)據(jù)均在建模過程中利用Revit強大的屬性功能，對每個構(gòu)件進(jìn)行編碼，并與數(shù)據(jù)庫信息綁定。

信息化模型在建設(shè)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

隧道信息化建模的應(yīng)用優(yōu)勢

實現(xiàn)快速精準(zhǔn)建模，提高工作效率

隧道信息化模型的建立基于嚴(yán)格的邏輯語言，通過數(shù)據(jù)庫讀寫參數(shù)快速生成模型，建模流程標(biāo)準(zhǔn)化。避免了傳統(tǒng)建模方法中的大多數(shù)的人為影響因素，大大減少了傳統(tǒng)隧道建模方法中的重復(fù)勞動，真正實現(xiàn)快速精準(zhǔn)建模，大大提高了工作效率。

延伸BIM技術(shù)應(yīng)用至設(shè)計階段

隧道信息化模型的建立通過讀寫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)建立而成，形成的模型與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一一映射。當(dāng)信息化模型建立以后，便可按照事先定制的模板，通過CAD二次開發(fā)自動繪制隧道的剖面設(shè)計圖并自動標(biāo)注相關(guān)尺寸，從而實現(xiàn)對設(shè)計圖紙的快速修改，減少圖紙修改的工作量。此外，信息化模型還有助于工程量統(tǒng)計及計算工程造價，將BIM技術(shù)的應(yīng)用由翻模拓展至設(shè)計和施工階段，為隧道BIM模型全生命期應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

保障項目施工運營管理

建模過程中形成的建筑模型信息庫及帶編碼的構(gòu)件，可以實現(xiàn)對隧道每個構(gòu)造物的可查可控。不僅可以對構(gòu)筑物材質(zhì)、體積、尺寸等全部參數(shù)讀寫、修改，方便地進(jìn)行施工模擬，而且可以在對應(yīng)構(gòu)件上加載業(yè)主需要的信息（如施工進(jìn)度、操作人員、監(jiān)控信息、應(yīng)力應(yīng)變等），實現(xiàn)隧道工程項目施工運維的信息化變革，真正將BIM技術(shù)的應(yīng)用推廣到項目的全生命周期。我院開發(fā)的建設(shè)管理系統(tǒng)正是基于信息化的公路、橋梁、隧道、涵洞模型結(jié)合GIS，實現(xiàn)了對公路工程項目的信息化管理。