某隧道工程海拔高程在620～1150m，山势陡峭，河谷纵横，隧道共设置车行横通道8处、人行横通道18处、洞内横洞变电所1处。道路等级为山岭区高速公路，设计行车速度100km/h。局部岩质坚硬，锤击清脆，工程性质较好。微风化花岗岩，块状构造，节理裂隙发育-不发育，岩石完整，硬度大，局部石英含量较高。工程性质良好，地下水类型为松散岩类孔隙水和块状基岩裂隙水。本隧道采用复合式衬砌断面设计。

（1）工程量统计。运用现有BIM软件进行的三维隧道设计，其工程量是依据设计构件中的参数信息直接导出，设计信息的分类和精确度直接决定工程量的适用性和准确度。原理是在创建模型构件时，软件会自动写入该构件的唯一机器编玛（数字编玛），通过编玛将构件所附着的信息，如名称、材质、结构尺寸、空间信息等连接起来，再进行汇总，从而实现设计数据连接与管理。模型所表示的构件均可出量，需根据项目实际算量要求确定模型精度。利用BIM出量相较于人工算量具有效率高、精度高等特点，其要点是在设计阶段依据建设者和管理方式的不同而采取对应的信息分类准则，并达到保障建设需求的设计信息基本要求。本次项目工程量统计是为了满足设计概算的要求，包含主体构件混凝土、钢筋以及钢架的工程量。在建立隧道的外形结构（用Powercivil软件）和钢筋、钢架（用Prostructure软件）等模型后，进行工程量汇总统计。

（2）三维地质剖切辅助设计。将整条三维路线导入三维地质模型中，再创建基础横断面轮廓，通过沿线纵向剖切掌握隧道区段线路穿越岩层情况。在遵循技术指标基础上，对多种设计方案穿越岩层情况进行汇总、比选及曲线半径微调，进行隧道路线设计。将选定、优化后的道路线性横向剖切，查看隧道任意桩号横断面围岩地质情况，依据横断面所在断面的围岩特性，选择合理的施工解挖方式，避免穿越断层破裂带时发生塌方事故。利用监控量测数据和超前地质预报资料的结果，施工过程中对照三维地质模型所展现的地质情况核对围岩级别和变化状态，及时进行差异化分析。利用BIM技术应用，隧道结构和地质成果的设计交底更加直观方便，设计人员对工程地质环境能直观理解，提高了专业沟通效率；对于因围岩情况与原设计情况出入较大导致的设计变更时，BIM模型可作为设计变更的重要依据。

（3）施工进度模拟。通过专业施工模拟软件将隧道三维模型与Project进度计划文件相关联，将参数化模型构件与计划任务进行挂接，能够实现动态施工演示及场地布置模拟，具有形象直观、方便查找、定位精准、空间协调等特性。根据需要，对于复杂技术方案的施工过程和进度可实行专项模拟。以现有模型为基础，导入3DMAX软件进行加工，实现施工方案的可视化交付，保证生产过程的顺利实施。相较于传统依据施工经验，借助单双代号网络图、甘特图、直方图等进度管理手段，BIM基础上4D模拟，能较好地提升进度方案制定的精准性和科学性，优化人、材、机等资源配置，对现场生产管理效率和能力有较大提升。

（4）模型信息扩展。与传统设计相比，多维工程构件信息被整合在几何模型中，除了现有的几何物理属性，还有工程外部其他自定义的分析信息也可添加进模型之中，而且在全寿命周期中，信息不断被更新和替换，逐渐完善。例如施工方法、施工日志、审批流程、施工环境、设备信息以及后期运营信息都会附着在三维模型中。根据隧道构件分类和软件功能，可在后期向模型添加自定义属性，设计—施工—运营等过程中的关联影像资料及文档，实时创建并查询和更新。另外建立了公路隧道项目BIM构件编玛，对接施工管理平台，调用模型信息进行处理，提升管理水平。

（5）火灾逃生模拟分析。将三维隧道模型与FDS软件结合进行火灾分析，需预先集成燃烧相关信息、提取转化BIM模型，在设定燃烧参数后，进行火灾分析。此种方法，能够较好的地保证燃烧数据与构件的对应，省去了重复建模的过程。在火灾分析时，针对隧道通风方式，设定火灾场景，将火灾模拟数据（温度、烟尘分布等）进行火灾危险性分析，结合隧道人员疏散试验统计结果，确定人员疏散概率时间，能够为防火设计提供重要参照，检查设计效果。

（6）交付。交付成果包含全信息三维模型、工程量清单、三维PDF文件、局部复杂节点钢筋三维模型、移动端轻量化模型、渲染及动画输出、VR文件等。在Powercivil软件中构件基本信息主要包含名称、材质信息、尺寸及空间信息，难以满足设计交付的信息深度，需通过插件解发添加属性信息进行属性拓展。在本项目中，主要采用以下方式解决：1）以表格（Excel）的形式对设计信息进行梳理和表达；2）通过解发插件为模型构件增加设计编玛；3）通过编玛连接模型—设计信息—施工分项进行信息的传递。

文：田小宇 中铁十二局集团第四工程有限公司

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