文章来源：铁路BIM联盟

    1909年

    詹天佑主持设计修建了

    第一条中国人自己的铁路

    ——京张铁路

    出于各方面考虑，特别是将要举办的2022北京-张家口冬奥会，京张高铁于2016年正式破土动工。它起自北京北站，途径沙城、下花园、宣化，抵至河北张家口，全线长约174千米，将是世界首条设计时速350公里/小时的高寒、大风沙高速铁路。

    本文引为案例的京张高铁清华园隧道，全线近距离侧向下穿北京城铁13号线，于学院南路北侧入地，穿过多条马路，于五环内出地面，全长5330m。

    在闹市中挖隧道，难度可想而知。

    京张高铁清华园隧道包含有3个竖井、2个明挖段、2个盾构段，施工重难点在于：（1）竖井深度大、地层稳定性差，容易失稳变形，并造成周边沉降。（2）明挖区间近距离平行于多条运营地铁线路，因此对基坑变形及基坑周边沉降控制要求较高。（3）主体结构接缝较多，防水工程难度大。（4）盾构穿越周边多座敏感建筑物，且地面风险源及管线极多。如何保护既有线路、管线、地面建筑物，以及如何确保既有线运营安全，是盾构掘进控制的重点。

    BIM技术在隧道工程引进和应用过程中遇到了多方面的阻碍，如应用标准问题不完善、软件平台兼容性差、项目管理模式单一、隧道地质建模困难等。鉴于京张高铁清华园隧道工程具有以上各种结构和工程环境影响因素异常复杂的情况，需要引入BIM技术研究解决京张高铁清华园隧道工程施工过程涉及到进度红线、安全风险、质量问题等一系列重大难题。下面逐条介绍为了克服以上困难采用的创新技术。

    施工管理BIM关键技术

    BIM实施应用准则研究

    我们为了这条隧道，专门制订了设计规范。

    参照铁路BIM联盟颁布的《铁路工程信息模型技术标准》《铁路工程实体结构分解指南》，结合现场施工情况，制定清华园盾构法隧道专业工点划分、工程实体结构分解和模型建模精细度等相关BIM应用实施标准规范。同时，结合项目后期BIM施工应用需求，构建盾构法隧道各种独有构件，各专业根据模型建模精度规范进行快速参数化建模；并附加相应的EBS编码，为后面开展BIM应用提供可视化模型和基础编码。

    隧道结构分解

    三维可视化交底应用研究

    借助BIM+GIS三维可视化技术完成隧道关键工序、施工方案及专项技术等三维可视化技术交底，不仅降低了施工作业人员理解图纸的难度，有效避免因对图纸理解不清产生的施工错误；同时提高了技术交底的效率及效果，保证了施工质量；也达到提前预见问题，直观、更易于理解，交底更彻底；实现隧道工程重点、难点实体部位三维可视化的应用效果。

    可视化技术交底

    通过FUZOR软件技术加载BIM模型实现盾构始发竖井及始发段施工阶段的三维展示、动态模拟、仿真漫游和方案优化，有效预见、辨别危险源，实现方案可视化。通过BIM模型真实表达工程结构节点的空间几何形状、位置和功能关系，将复杂空间的设计变得更加直观，实现结构可视化。利用参数化BIM模型信息完备性实现向用户展示工程结构的宏观信息和构件的微观信息，帮助用户更加便捷、准确地把握工程施工信息，实现属性可视化。

    可视化进度管理应用研究

    我们为了这条隧道专门自主研发了一款管理平台软件。是不是很高大上？

    进度可视化管理

    这款软件的主要应用有：

    （1）进度预演。基于BIM模型，应用NAVIGATOR软件技术实现施工组织进度动态模拟，直观地判断工程施工进度编制的合理性，为施工安排决策提供最有效的帮助。

    （2）进度分析。基于BIM模型进行工作任务分解，将进度信息与BIM模型互动，结合三维电子施工日志和施工组织计划进行实际和计划进度三维可视化对比分析，实时判断进度超前与滞后，进而分析原因，并形成进度分析报告，为后续重点作业辅助决策。

    （3）进度预警。利用关键路径分析法形成进度关键路径和关键任务节点，将滞后和严重滞后的实时分析的结果按照预设预警规则基于BIM模型及时预警，并通过BIM应用平台以短信、邮件等方式及时发送给管理人员。

    动态风险三维预警应用研究

    应用泛在网络感知技术实现风险监测数据自动采集、实时上传，基于BIM模型进行三维可视化分析；基于红橙黄三级预报警机制，实现风险预警信息可视化；并利用手机等媒介及时传递给用户，实现对施工过程中环境风险源、施工现场及周边环境的监控量测、以及巡查过程发现的安全风险问题的分析和预警，以达到提高风险管控能力。

    盾构可视化监控应用研究

    传统的盾构监控系统，主要是视频监控，而盾构机作业过程中的各项推进参数只能在盾构机的监控室内进行查看、统计和分析，外部用户无法实时掌握盾构机作业状态。通过BIM管理平台实时采集盾构机作业参数、盾构机主机参数和掘进参数以及报警信息，随时掌握盾构机状态并做出决策判断；利用BIM和大数据进行多角度的推进参数曲线分析决策、盾构功效大数据分析，为日常盾构机养护、资源动态优化调整提供决策支持。

    盾构机作业监控及功效分析

    兵来将挡水来土掩

    虽然隧道设计施工难度很大

    通过基于BIM技术的多种创新应用

    可为清华园隧道的建设保驾护航

    主要内容来源：

    中国铁道科学研究院（铁路BIM联盟成员单位）

    智鹏,史天运,王辉麟,王万齐.

    京张高铁清华园隧道施工管理BIM关键技术.现代隧道技术.

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