BIM雖有種種好處,在鐵路建設中也逐漸變得尋常,但是就山嶺隧道而言,BIM正向設計卻遲遲未完全實現(xiàn)。在現(xiàn)有條件下,如何使BIM在鐵路工程山嶺隧道的設計中真正發(fā)揮作用,成為一項值得探討的問題。
由于山嶺隧道穿越地帶往往地質條件復雜,建模時對地質體的精度要求高,尤其是斷層、破碎帶等復雜地質構造的模型必須依托專業(yè)的地質軟件才能實現(xiàn)。然而由于既有的地質軟件與常規(guī)BIM平臺往往難以兼容,導入的模型缺乏可編輯性。同時由于生成三維地質體對勘測數(shù)據(jù)的要求較高,現(xiàn)階段的山嶺隧道外業(yè)精度往往難以達到要求,即使生成了地質體也與實際情況脫節(jié)。
除技術因素制約,傳統(tǒng)DBB項目管理模式也是BIM技術未能完全落地的一項重要阻礙。由于DBB項目管理模式的弊端,設計單位往往在BIM技術的應用上缺乏動力,即便業(yè)主有明確的BIM驗收要求,設計單位也往往采用二維、三維并行設計的方式,而實際施工時也多采用二維設計成果,三維成果僅僅用來展示,根本無法實現(xiàn)真正的全生命周期管理,這就使BIM技術的應用徹底失去了意義。同時由于BIM 技術現(xiàn)階段無法完全代替二維設計,且前期成本投入較高,全生命周期管理需要各方配合,任何一環(huán)出現(xiàn)問題皆無法實現(xiàn),因此實際應用中阻力重重。我們不好貪多求全,就先看看現(xiàn)階段 BIM能發(fā)揮怎樣的作用吧!
洞口工程是山嶺隧道設計中的重中之重,在設計中合理確定隧道缺口里程、進洞位置并采取合適的工程措施能為后續(xù)的施工及運營帶來可觀的經濟效益。然而由于二維斷面法設計受制于其斷面選取位置、斷面精度等條件的限制,二維地形常難以完整反映隧道洞口的地形信息,因此洞口設計方案往往也不能與實際情況相符,由此而導致的施工變更不計其數(shù)。
按二維設計圖建模后洞口處形成的高陡仰坡
如上圖所示,以隧道的仰坡設計為例,傳統(tǒng)二維設計往往僅在隧道明暗分界位置進行斷面設計,明暗分界背后地形起勢較快,雖然二維設計并無問題但實際施工時多會產生高陡邊坡,嚴重的甚至超出征地紅線,建設方處理難度極大。除此之外,在洞口工程量核算方面,二維設計也存在著先天不足,傳統(tǒng)設計方法需按每個斷面依次核算,不但費時費力,且精度不高。由此,本文提出在現(xiàn)有技術條件下,可在開展二維設計前,利用BIM技術進行三維進洞方案比選,確定最優(yōu)的進洞方案,以此來指導二維設計,力求避免由于二維斷面法設計信息缺失而導致的工程風險。同時利用三維技術在洞口工程量核算上的優(yōu)勢,可以簡化核算工作,提高設計精度。以上提及的BIM技術應用,實際設計中也僅需要依據(jù)測繪資料建立精度足夠的三維地形面即可實施,建模工作量極小,可行性高。
交叉工程碰撞分析
對于一些與隧道交叉的風險工程,二維設計往往無法直觀展示空間關系,設計中易疏忽,在實際施工中可能導致隧道結構與周邊既有工程發(fā)生干涉,造成直接經濟損失。因此,對于周邊環(huán)境復雜的隧道,可在二維設計完成后進行精細化建模,明確隧道結構與周邊交叉工程的距離,確保隧道的一切工程措施與周邊工程無任何干涉,以保證隧道結構及周邊環(huán)境的安全。
接口設計檢查
山嶺隧道接口設計較為復雜,路隧順接、橋隧順接、橋隧串接條件下其接口設計各不相同。如下圖所示,由于接口設計多專業(yè)間的配合,設計時信息極易丟失,造成接口設計不連續(xù)。因此在各專業(yè)完成二維設計后,在BIM平臺上協(xié)同開展隧道接口設計檢查,可以很好避免由于信息丟失而導致的隧道接口設計缺陷。
洞口路隧順接處利用BIM技術優(yōu)化不連續(xù)邊坡
除了洞口工程優(yōu)化、交叉工程碰撞分析、接口設計碰撞檢查外,可以利用BIM技術對一些復雜的隧道開挖工法及輔助工程措施進行過程展示,使建設方能夠快速、清晰掌握其核心要點,從而保證工程的質量及進度。
BIM近年來在鐵路隧道工程方面取得了一定發(fā)展,但短時間內仍無法實現(xiàn)工程的全生命周期管理?,F(xiàn)有技術及外部條件下,BIM技術短期內無法完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二維設計。認清BIM技術的現(xiàn)狀,以BIM技術作為輔助工具,補足二維設計的先天缺陷,發(fā)揮其自身優(yōu)勢,使其能真正提高設計質量及效率,促進BIM技術平穩(wěn)落地。
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