数字孪生结合BIM在隧道工程的应用案例

关键词： 数字孪生、低代码平台、BIM技术

编者按： 数字孪生和BIM是当前数字技术中最为前沿的两种技术，随着国家基建建设的不断升级和扩张，这两种技术在隧道工程中也得到了广泛的应用。数字孪生结合BIM技术，可以为隧道工程提供更加精确、高效和可靠的设计和施工方案，并有效提高隧道工程的运营效率和安全性，本文将介绍这两个技术的应用场景及案例。

一、隧道设计和规划

在隧道的设计和规划阶段，传统的设计方式往往基于手绘图、CAD平面图等等制作出平面图、剖面图、立面图等基础图纸。但这样的方式会让隧道规划设计缺乏完整性和主观性，容易出现重大漏洞，使得规划过程十分复杂。而采用数字孪生结合BIM技术，则可以将隧道施工全部纳入模拟模型，利用模拟模型宏观仿真技术方案，使设计人员轻松完成理想的设计。此外，在设计过程中，还可以根据实际数据实时调整设计方案，以适应隧道工程的实际施工环境和要求。

二、施工过程管理和控制

施工期是隧道工程完成的关键环节，而施工管理和控制则是保证施工进度和资金投入的重要手段。采用数字孪生结合BIM技术，则可以实现施工过程中的可视化监管，并且将地下隧道建筑的各项参数（如地质条件、空气质量、水文信息、安全控制等）建立成精细化的数据模型，实时掌握施工过程中的变化情况。通过建立三维场景，装备传感器，可以为管理人员呈现出更加真实、直观的效果，提高施工过程管理和控制的准确性和精度。

三、运营与维护

隧道工程在运营和维护阶段需要进行大量的检测和监控工作，以进一步优化隧道运营、保障行车安全、延长隧道寿命。采用数字孪生结合BIM技术，则可以将隧道建筑的状态拓扑模型完整构建出来，并借此实现对隧道工程实时监控和维护。例如，可以通过安装传感器并使用云计算技术定期上传数据，利用机器学习算法剖析，实现运营数据的精确分析和预测。通过这种方式，可以有效提高运营效率，降低运营成本，同时还可以提高隧道的安全性和可靠性等。

数字孪生结合BIM技术在隧道工程中的应用是十分重要且受欢迎的， 其带来的精确、高效和可靠的设计和施工方案已经得到了广泛应用和推广。 将数字孪生和BIM技术引入隧道建筑，将会进一步提高隧道工程的有效性和安全性，这将是未来城市化发展的一个新的趋势。

海珠湾隧道项目—智能一体化系统

广州天翎在海珠湾隧道项目实施的智能一体化系统就是一个很好的成功案例，结合BIM、GIS、物联网、AI等先进数字化技术，采用数字孪生和低代码平台结合形式辅助海珠湾隧道实施,成为隧道工程智能化转型最重要的一环。

1) 全局总览电子沙盘技术： 以巨屏的形式呈现海珠湾隧道项目现场全貌，所有建筑、公路、桥梁、水道都为倾斜摄影模型导入后数字化的组件。 电子沙盘通过计算机图像技术将实体环境转化为数字模型，再将模型在计算机上进行可视化呈现，展示空间感和立体感，使得使用者能够更好地理解和管理相关事项。

2) 施工（BIM）进度管控技术：采用BIM技术，可以进行设计、施工、运营全流程的数字化建模，并实现各个环节之间的协同与共享。BIM技术还可以实现实时的碰撞检测、材料追踪、资源调配等功能。

3) 电子围栏物联网技术：采用先进的UWB近场定位技术，在人员（安全帽等）及设备（盾构机等）上安装定位芯片，对于工作区的所有人员及设备进行监控，实时监测人员运动轨迹、盾构机掘进距离等，重点区域划定电子围栏，出现无关人员进入、无故停留等异常情况及时报警，避免安全事故的发生。

4) 管片产运存用实时跟踪：管片是隧道重要工程中广泛采用的一种结构材料，通过在管片上喷制二维码并且粘贴RFID芯片，为每一片管片都建立信息档案，所有信息都可以通过小程序实现一码通查通。