杜俊逸
浙江交工集团设计院分公司 310051
摘要：隧道是地下通道建筑物，近年来建设数量逐渐增加，得到大规模发展，但建设阶段难度较大，需要结合信息技术完成施工。本文依托隧道工程特点，分析隧道信息化施工必要性，围绕划分模型单元、制定风险目标等方面分析BIM+GIS隧道信息化施工技术主要内容，提升建设项目可控性，实现隧道信息化施工。
关键词：BIM+GIS；隧道信息化；风险管控
前言：隧道施工面临地质结构复杂的问题，由于开挖过程断面的尺寸较大，极易对周边围岩产生影响，增加施工风险，因此有必要提升隧道施工的安全性。通过引入BIM+GIS技术，创建动态风险预警系统，对隧道施工实现动态化指导，及时跟踪施工进度，为后续项目信息化建设提供数据支持，优化施工质量。
一、BIM+GIS隧道信息化施工必要性
当前社会经济飞速发展，人们生活水平显著提升，因此工程建设行业规模逐渐加大，隧道修建数量不断递增。不过我国隧道修建难度和复杂度较大，传统施工主要依托地质预报和监控数据对开挖过程提供数据支持，进而及时做出决策，调整施工方法，满足地质条件。新时期网络安全和软硬件平台的出现，使得国家隧道信息化逐渐发展，依托BIM技术、GIS技术、物联网技术可以及时采集隧道施工信息完成归档，提升项目可控性，实现信息化施工。例如，依托BIM+GIS技术创建隧道施工管理模块，建立信息采集模型，加强对隧道施工的信息化管控。当前部分区域隧道信息化施工主要围绕监测量测方面开展，物联网技术和BIM技术结合率较低，尚未形成健全体系。因此有必要创建动态风险预警机制，找寻最佳隧道信息化施工模式。
二、BIM+GIS隧道信息化施工技术探究
（一）划分BIM模型单元
IFC单元在划分时需要结合隧道设计思维模式，依据最低施工单元完成分解，做到层次易用、结构清晰，突出可拓展性，确保IFC编码工作的信息化[1]。依据IFC标准，形成最佳隧道组成单元。部分隧道线路分布较长，属于条带工程，因此需结合地形地貌、地理信息开展施工。通过创建Revit平台建立三维模型，引入GIS技术针对全部地理环境完成信息数据的获取，实现GIS和BIM信息的结合。
（二）实现BIM信息附加
传统隧道的设计至决策阶段需要完成初测、定测等过程，现场勘测极易受到地形、气候、社会环境、人文环境的影响，消耗较大人力物力。将GIS技术和BIM技术相结合，能够实现室内作业，明确隧道线路的走向，选择隧道洞口和支护方法，调整开挖方式，监测施工数据，降低勘察工作危险性，节省工作时长，提升工作效率。例如，可以借助GIS遥感影像形式，创建坐标模型反映地理环境情况。依托DEM数据形成现场周边三维地理环境场景，依托地质、线路部门的配合，创建三维模型。BIM技术的关键是信息加模型，将二者充分结合可以凸显BIM技术的优势。其中信息包含非几何信息和几何信息。结合标准和原则制定参考图，工点将依据实际水文地质、工程地质、气候条件等要素完成设计调整。例如，开展参数驱动设计，结合隧道断面情况调整几何参数，确定隧道断面的实际轮廓。
(三)信息采集系统
物联网技术与信息采集系统相结合可以代替传统人力记录形式，实现数据收集自动化，提升信息安全性。
针对BIM模型获得模型数据，掌握现场多组数据，加强对隧道的安全管控，系统创建包含两方面：第一，可以在施工人员安全帽中增加RFID射频芯片，通过读取其中的信息定位施工人员位置，借助无线传输形式发送到中央监控室。在监控室中能够借助芯片源获得人员高程、经纬度坐标等数据，在GIS+BIM模型内明确施工设备和人员位置。直观展示设备和人员在隧道中的实时位置，通过点击图标了解具体信息，当出现突发情况时，可以及时通知人员逃生或展开救援。
第二是视频监控过程。借助视频监控设备能够动态展现施工现场的具体情况，传统监控模式无法全部体现隧道位置信息，通过将BIM构件、视频监控设备相连接，在BIM模型内设置摄像头位置，确定摄像头分布情况，展示施工现场的视频信号。例如，将摄像头位置数据利用BIM隧道模型完成展示，点击图标显示视频信号，同时可以旋转摄像头，对现场施工完成多角度、全方位的观看。
（四）监控量测模块和风险预警
依托监控量测技术收集设备数据，对其完成实时收集和及时上传，结合BIM模型加强三维可视化分析，提升风险预警的透明度。可以借助电子设备传递到用户端，及时勘察施工环境中的风险因素，巡查施工现场和周边环境的风险问题，加强安全预警，提高风险管控水平，具体内容如下：
1.设置监控量测系统
该系统可以实时监测隧道施工数据，展示变化曲线。在电子设备上完成预警，能够自动导出数据报表。例如，针对监控量测中位移、拱顶下沉等必测项目，可以直观评价隧道安全性，需要围绕隧道开挖过程完成全过程监测，将监控量测系统和BIM模型相关联，实时展示量测结果[2]。在此系统中需要结合规定设置量测阙值，利用终端设备监控最大变形量，并实现及时报警，突出其智能安全报警功能。在数据库中存储全部监测数据，为后续展示整体监测点变化曲线提供帮助，导出监控报表，突出隧道施工的信息化和智能化。在隧道施工过程中会遇到高风险位置，需要对其进行监测，如锚杆、压力、锚索轴力等结构，将数据运输到模型内，可视化显示结果，提升高风险位置的安全监测能力。其二，创建动态风险预警体系。常规静态风险分析无法直观展示项目施工过程中的动态性和不确定性，隧道施工属于持续性项目，受到水文地质、气候条件等因素的影响。
2.制定风险目标
制定风险目标，加强对施工的动态管理。例如，借助层次分析方法对隧道完成风险动态评估，创建预警体系，使用不同颜色标记风险等级，将其与BIM模型相结合，可视化展示施工风险。动态展示隧洞施工关键指标，通过扇形面积体现其所占比例。依托BIM+GIS信息模型，分析隧道施工动态风险，明确统一管理目标，设置风险管理机制。施工阶段需要每天更新超前预报、施工进度等与施工风险相关的数据，充分考虑风险因素，创建全过程施工风险管理机制。
（五）创建信息化施工平台
通过集成隧道主体的BIM模型，与施工安全、施工进度充分结合，形成协同管理形式，完成多方协同管理。使用者可以借助电脑端收集施工数据，归档资料，提升工作效率。当现场施工人员发现质量安全问题时，借助手机端、电脑端反馈质量问题，确保控制中心人员及时了解现场情况，完成线上线下处理，减少处理周期。此外，可以将BIM模型和WBS相结合，增加模型计划初始、结束时间，实现虚拟建造，动态观测进度偏差并及时纠偏，科学调节施工进度。
结论：综上所述，依托BIM技术和GIS技术分析隧道信息化施工过程可以完成信息采集，借助视频监控和设备定位获取现场数据，提升施工安全性。同时，依托数据监测完成动态化施工监管，创建BIM模型，将系列技术应用到后续项目施工中，完成数据自动采集和上传，突出监控预警透明化和可视化。
参考文献：
[1]王超,夏建平,徐润,等.基于BIM+GIS隧道信息化施工技术研究[J].人民黄河,2019，41(S2):114-116+127.
[2]田琼,周基,芮勇勤,等.基于BIM+GIS的槐树坪隧道信息化施工研究[J].中外公路,2019，39(06):158-161.