BIM技術在地下綜合管廊中的應用

(重慶交通大學 重慶 400000)

BIM技術在地下綜合管廊中的應用

張帥

(重慶交通大學重慶400000)

本文主要結合BIM技術的有關特點，闡述了BIM技術應用于地下綜合管廊的主要方面。BIM技術對于地下綜合管廊中各種管線的布局和優(yōu)化有著非常重要的意義。不但縮短了設計周期，對于降低投資成本也有著明顯的作用。

BIM技術；地下管廊；布局優(yōu)化

一、引言

在國內(nèi)，BIM被稱作建筑信息模型，這個概念的提出者是美國的Charles Eastman教授[1]，他給出的BIM定義為：“建筑信息模型是在建設工程的全壽命周期內(nèi)，將一個建筑的幾何系數(shù)、功能系數(shù)和構件的信息集合到一個模型的過程。它還涵蓋了處理施工進度和制造工藝的過程。”

地下綜合管廊又被稱作地下共同溝、地下共同管道，是指建設于地下，供城市內(nèi)各種管道敷設的統(tǒng)一規(guī)劃的地下空間走廊。也就是在地下一定深度范圍內(nèi)建設一條隧道，將有關電力、通訊、燃氣、供熱、給排水等各種工程管線敷設于其中，配備有固定的檢修通道、吊裝通道和監(jiān)測系統(tǒng)，通過政府與用線企業(yè)的統(tǒng)一建設和管理，保證各種管線、管道安全可靠的運行，是保障城市公共生活的具有戰(zhàn)略性的民生工程。

由于各種管線、管道埋設于其中，給地下管廊的設計、施工與維護提出了很高的要求。基于此，將BIM技術應用于地下管廊的設計、施工、運營維護等各個階段，不但能減少各種管道的碰撞等問題，對于減少因施工中發(fā)現(xiàn)不足而造成設計變更引起的成本也有很大的幫助。

二、BIM技術概述

(一)BIM的概念。建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)是以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有信息完備性、信息關聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性八大特點[2]。

(二)BIM的意義。作為建筑行業(yè)的又一次革命，理解BIM技術應該從以下兩個方面出發(fā)：第一，BIM的核心是三維模型，是對現(xiàn)實工程主體的一種虛擬化，通過可視化的手段，利用計算機信息技術對建筑物實體的各種工程信息進行模擬，它具有該實體建筑物的所有數(shù)據(jù)。第二，BIM技術的實現(xiàn)是一個相互聯(lián)動的過程。BIM技術集合了各個參與方對工程項目進行合理化建議和決策。具體來講，BIM是一種模式，一種將勘察、設計、施工、運營等各個環(huán)節(jié)連通在一起的模式。

三、傳統(tǒng)設計工作的現(xiàn)狀

(一)不同專業(yè)相互交叉。在市政管廊設計中，相比其他專業(yè)管道，給排水專業(yè)的管道更加復雜，給排水設計人員不能對其他專業(yè)進行全面的了解。所以，在具體施工過程中，就出現(xiàn)與其他管道 “打架”的現(xiàn)象，如果處理不及時，就會造成工期延誤，使項目成本增加。

(二)設計的圖紙無法施工。在傳統(tǒng)設計過程中，設計人員主要根據(jù)結構、設備圖紙進行管道的設計布置，沒有對現(xiàn)場環(huán)境進行深入的了解，考慮不到施工作業(yè)環(huán)境的影響和實際施工的情況，所以在施工圖的設計上難免有不合理之處，甚至出現(xiàn)一定的偏差。

(三)設計進度太慢。在傳統(tǒng)的設計中，設計人員根據(jù)提供的所有信息，憑借自己的經(jīng)驗、知識以及現(xiàn)場的實際情況，先勾畫出一個大致的管道設備的方位和走向，這個過程其實浪費了很多時間，而如果是使用BIM三維信息模型則會使設計方和施工方的工作變得輕松，溝通起來更加便捷。

四、基于BIM的地下管廊設計

在市政綜合管廊設計中，在管線沒有進行施工前，各專業(yè)將設計圖紙送到管線綜合專業(yè)，然后根據(jù)不同的設計圖紙對管線進行一個總體規(guī)劃，在確認不發(fā)生碰撞等問題后才會進入正式的施工階段[3]。這樣可以避免在實際施工過程中發(fā)生管線碰撞而造成的返工問題，使整個工程建設成本降低。

(一)管線綜合設計的優(yōu)化流程。在建筑中，管線綜合是一個錯綜復雜的系統(tǒng)，BIM技術可以將整個工程項目各專業(yè)的數(shù)據(jù)整合到一個三維建筑空間模型當中，參與各方可以查看所創(chuàng)建的模型，還可以對其進行修改，使各種信息在項目中的交流沒有障礙，能夠在三維模型中任意查看建筑結構與管線、管線與設備之間的空間關系，設計人員根據(jù)自己的經(jīng)驗，可以使管線的布置和空間分配更加合理，最終使得在設計階段就能得到最優(yōu)得管線綜合設計方案[4]。

管線綜合設計優(yōu)化的具體工作流程如下：

圖1 管線綜合優(yōu)化流程圖

(二)影響管線空間優(yōu)化的因素

1.空間舒適度的影響。各專業(yè)設計人員配合的不協(xié)調(diào)在設計階段非常的普遍，不能及時對各管線的空間布置進行合理的統(tǒng)籌安排，造成設計過程中建筑空間很大的浪費，空間資源如果不能得到有效的利用，就會使空間得使用效率大大降低[5]。例如，在市政管廊中，各種管線的布置較多，如果不進行管線布局優(yōu)化，后期進行的裝修工程會占據(jù)更多的空間，使通道的凈空降低，當人們穿過其中的時候，會給人一種強烈的壓迫感。

2.給施工和后期檢修留有足夠空間。管線的空間布局需要考慮后期安裝、設備尺寸和運營期間檢修等各種因素。例如，設計人員要求的設備往往會超過常規(guī)體積，但是設計人員有時間不一定能考慮到這一點，還是按照往常的經(jīng)驗對通道進行設計，這樣的后果就是施工人員進入現(xiàn)場后沒有足夠的空間進行現(xiàn)場作業(yè)。

(三)管線空間優(yōu)化的方法。在Revit技術平臺中提供了3D漫游檢查和4D模擬施工等手段可以提前對管線布置進行檢查。

1.3D漫游檢查是指用戶通過操作模型，進行視角和路徑的設置等，來動態(tài)的觀察設備管道三維空間布置，在模型中觀察不同設備的安裝情況以及工程完工后的虛擬的安裝效果，設計者可以根據(jù)設計要求對圖紙進行相應的修改。

2.4D 施工模擬就是在3D 模型的基礎上加上時間的參數(shù)，可以在計算機中進行可視化的動態(tài)的模擬施工。而在此之前，技術人員只能依靠自己的經(jīng)驗進行主觀想象，由于每個人的水平不一樣，會使人員對于施工過程有不同的意見。

五、結語

BIM技術的推廣對于地下管廊的建設具有劃時代的意義，BIM技術所具有漫游檢查，施工模擬等優(yōu)點使得建造過程變得清晰明了，對于提高設計效率，降低投資成本有很大的促進作用。

[1]楊遠豐.三維管線綜合設計時間與技術探討[J].建筑技藝，2011,Z1:154-157.

[2]鄭華海，劉勻，李元齊.BIM技術研究與應用現(xiàn)狀[J].結構工程師,2015,31(4):234-235.

[3]冀程.BIM技術在軌道交通工程設計中的應用[J].地下空間與工程學報,2014,10(增刊1)：1664-1665.

[4]張建平.基于BIM和4D技術的建筑施工優(yōu)化及動態(tài)管理[J].中國建設信息,2010,02:18-23.

張帥，男，漢族，河南西平人，重慶交通大學，碩士，建筑與土木工程。