BIM技术在大型越江隧道工程中的应用实践

第1期（总第190期）中®f No.1(Serial No.190) 2017 年 1 月CHINA MUNICIPAL ENGINEERING Jan. 2017DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2017.01.004B IM技术在大型越江隧道工程中的应用实践孔祥平(上海市地下空间设计研究总院有限公司，上海200020 )摘要：以上海周家嘴路越江隧道新建工程为背景，结合BIM技术和市政隧道特点，开展BIM标准框架、交付标准 和行为标准的编制。

针对设计阶段和施工阶段的不同需求，开展包括碰撞检查、虚拟建造、施工筹划、场地仿真、信息化平台搭建等应用，首次将BIM技术应用在市政隧道工程中，标准制定和应用点实施方案等可为同类市政工 程提供参考。

关键词：BIM技术；市政隧道；BIM标准；应用点中图分类号：U459.5 文献标志码：B文章编号：1004-4655 (2017) 01-0011-03我国工程建设领域正处在BIM技术应用的热潮中，越来越多的企业正在开展BIM应用。

通过 BIM技术应用，促进工程建设质量提升与利益最大 化，从而掌握未来工程建设领域的核心技术，提高 企业核心竞争优势。

周家嘴路越江隧道是2014年 上海市首批四个BIM应用试点项目之一，也是国 内首个全寿命期采用BIM技术的隧道工程项目。

本文基于隧道工程特点，编制国内首个越江隧 道BIM交付标准和行为标准，针对设计阶段和施工阶段不同侧重点，参考《上海市建筑信息模型技 术应用指南》，开展市政工程领域各阶段的典型应 用研究，研究管片自动化建模技术，进行碰撞检测、总体筹划、管线搬迁、交通组织和施工方案模拟等 BIM应用，研发“基于BIM技术的隧道工程全寿命期协同管理平台”。

本文研究成果将提高周家嘴 路越江隧道工程建设效率、减少失误、节省资源，为同类其它工程的BIM应用提供参考。

1项目概况上海周家嘴路越江隧道新建工程西起浦西周家 嘴路内江路交叉口，沿周家嘴路向东连续下穿军工 路高架桥、上海理工大学、定海港、复兴岛、黄浦收稿日期：2016-12-14基金项目：上海市城乡建设和管理委员会资助项目（2014- 009-002)作者简介：孔祥平（1989—),男，助理工程师，硕士，主要 从事工程BIM技术应用工作。

江以及上海东运船舶公司，在浦东莱阳路东西两侧 先后与地面道路对接，终于张杨北路交叉口，路线 全长约4 450 m。

上海周家嘴路越江隧道是继上海军工路越江隧 道、虹梅南路越江隧道之后又一项具有挑战性的重 大越江工程，不仅经受国内同类隧道最深覆土的考 验，而且将面临日益严苛的环境保护要求和更高质 量标准的挑战。

同时，周家嘴路越江隧道新建工程 是上海市BIM示范项目之一。

2 BIM应用标准基于BIM技术在市政隧道项目中系统性指导应用、成果评估监督等考虑，本项目建立项目级BIM实施标准。

周家嘴路隧道BIM应用软件以Autodesk Revit为主。

BIM行为标准主要结构和内容参考英国《AEC (UK)BIM Standard for Autodesk Revit》，该标准的主要内容包括：项目 BIM策略、协作式BIM数据共享、模型拆分方法、模型深化方法、文件夹结构和命名规范、资源等。

2.1标准框架根据清华大学（CBIMS)《中国建筑信息模型标准框架研究》，标准框架分为三个层次：核心层、应用需求层和约束层。

核心层又包括模型交付标准 (标准核心）、行为标准和资源标准（见图1 )。

行 为标准是建模、分析、应用和协同设计的规范；交 付标准规定模型深度、广度、交付物内容等；资源 标准对软硬件设备要求、系统配置要求、人员要求 等进行规定。

11核心层廳求2^^名細!1标系统4*3!#健准则同规范6置f1专业麵分类2m r L何信息3 獅y i M i m4 ……訌戀资麻准08……1软嫌■^求2岗位Be«a范3 ……B M細导则m m舊可方图1标准框架流程示意图2.2行为标准本标准编制的目的，在于提供一个具有可操作 性、兼容性强的统一基准规划。

本标准使工程各参 与方能够在同一个数据体系下工作，形成信息交换 和共享。

指导和规范本工程各参与方在BIM实施 过程中的建模范围、模型命名、建筑信息模型构件 资源库、协同设计等技术方法或流程，提高项目各 参与方的建筑信息模型实施效率。

周家嘴路隧道工程BIM行为标准主要内容有：模型应用交互流程、建模协同设计标准、模型命名 规则、建筑结构的扣减规则、BIM应用点的实施导 则、视图模板设定、构件材质设置等。

以模型应用交互流程为例，BIM技术应用涵盖工 程三大阶段（设计、施工、运维)、五大参与方（业 主、咨询、设计、施工、运维)，模型交互流程规定 各参与方在工程各阶段的模型数据交互规则，以交互 流程约束参建各方在BIM技术应用过程中具体行为和数据流通规则，交互流程见图2。

2.3交付标准周家嘴路隧道工程BIM交付标准有2个方面：BIM深度等级、交付物及交付要求。

以模型深度等级为例，交付标准阶段模型深度等级划分参照美国建筑师协会（AIA) 2008年文档E202中定义的LOD概念，同时为了给等级扩展细分预留空间，定义LOD为100到500 5个等级。

以盾构管片为例，LOD100-LOD500分别对应工程的方案阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、施工阶段和运维阶段，规定构件模型的几何信息与非几何信息。

3 BIM应用点3.1设计阶段的应用利用BIM3D模型在设计阶段解决各专业的3D协同、管线碰撞检查，研究工程量辅助统计，提高设计质量，减少返工，控制投资与进度。

1)管线碰撞检查（见图3 )。

针对浦西岸上段 工作井、设备段等机电结构较密集区域，展开管综碰撞检查。

整合各专业的BIM，包含板墙预埋件、预留孔洞等，检查设计中的错漏碰缺，处理解决管线碰撞问题，优化管线排布方案；对大型设备进行安装及检修运输路径动态模拟，优化安装及维护路径方案。

图2模型交互流程示意图图3管线碰撞检查界面图2)工程量辅助统计。

基于设计模型，利用 BIM软件生成工程量清单（包括不同构件混凝土体积、主要管线长度、主要设备数量等），辅助工程量统计；在设计变更后，自动计算并更新工程量明细表，减少人为失误，确保统计及时准确。

3)虚拟现实。

采用虚拟现实技术，展现建成 后的工程，通过场地仿真、场景漫游实现与周围环境匹配协调以便优化方案。

在BIM中加入材质信息，颜色信息以及光源信息，模拟场景效果，通过云渲染技术直接生成装修设计的预期效果图，12提髙设计表达性和设计品质。

4)参数化建模技术（见图4)。

研发一种参数 化的隧道模型自动构建与修正技术，通过单元自动 装配软件，进行隧道模型建模，并与周边环境、岸 上段土建结构模型整合，直观呈现新建工程全貌， 为BIM 应用研究提供基础模型。

〇4图4管片自动化建模界面图3.2施工阶段的应用基于已有模型和工程实际需求，利用BIM 技 术未建先试的优势，施工前，开展施工节点方案模 拟、施工总体筹划、交通组织和场布仿真等应用实 施，预先模拟工程整体施工流程，确保工程安全施 工、按期施工；施工中，开展施工信息管理，预留 运维数据接口。

1)施工节点方案模拟（见图5)。

通过管线搬迁、 道路翻交方案模拟、辅助方案协调和确定，辅助优 化施工方案；以浦东岸上段炼钢浜箱涵施工方案模 拟为例，为保证东靖路社会交通正常运行，箱涵分 南中北三期实施，施工模拟准确反映分部施工各阶 段中场地围挡与社会临时道路、市政临排管线的空 间位置关系，减少施工对环境的影响。

图5施工方案模拟界面图2)动态工程筹划。

在施工前期，利用模型对 关键施工组织筹划进行模拟，立体呈现施工步骤， 检验筹划的合理性、可实施性。

对浦西岸上段、浦 东岸上段基坑段，以3D 场景直观反映施工期场地 围挡、大型机械场内布置、平行交叉工序的调度方 案、分阶段施工的资源调配等。

重点关注关键线路关键点，如盾构吊装、盾构始发、隧道盾构等工作， 工程筹划根据实际进程动态调整分析，确保关键点 的施工进度。

3)交通组织和场布模拟。

利用BIM ，体现区域中大临、施工机械、场地等空间位置关系，明确 施工场地用地需求，方便各方沟通。

以周家嘴路军 工路至周家嘴路内江路一线模拟为例，模拟场地与 社会道路界线、社会车辆行驶路径、临时交通标志 边线等，模拟成果将原5车道缩减为4车道，顺利 通过交警部门审批。

4)施工信息管理。

BIM 模型集成施工过程中的质量（监理通知单、质量处理措施）、安全（监 测值、安全问题处理措施)、进度（施工时间属性)、 工程量（混凝土、钢筋用量）等施工信息，利用互 联网优势搭建隧道工程全寿命期的BIM 管理平台， 实现施工信息的线上集成、可追溯，各参与方可线 上查询、追溯，减少信息传递的路径、避免信息丢 失。

以隧道盾构管片的全寿命期信息管理为例，在 设计阶段、制造阶段、运输阶段、拼装施工阶段进 行管片全过程信息采集与跟踪。

设计阶段基于空间 轴线进行管片预拼装；制造阶段，通过RFID 芯片记 录管片制造信息，如制造进度信息、材料信息、过 程检查表及照片等；施工阶段集成管片运输、拼装、 巡检、养护等信息；RFID 芯片与BIM 模型关联，过 程信息动态直观展示在模型上，解决原有管理模式 信息采集困难、提升管片信息全生命期信息追溯的 能力。

4结语本文结合大型市政隧道工程的特点，制定BIM 实施标准规范交付物及实施行为，且已在北横通道 中推广应用。

虚拟建造、碰撞检查，土建、风水电 等专业模型集成，预先发现设计缺陷，优化设计， 提高设计准确度和施工质量；场地仿真，BIM 与G IS 有效融合，3D 展示比对不同场布方案，辅助决策场地布置方案；互联网加BIM ，搭建协同管理 平台，模型与工程业务信息集成，简化参建方沟通 路径、减少过程信息丢失。

本项目将BIM 技术应用在市政隧道建设全寿 命期内，BIM 实施方案、项目级实施标准，应用点 实施路线和协同管理平台的搭建等对同类工程的BIM 技术应用具有参考意义。

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