基于BIM技術的綜合管廊設計

苗 群 韓曉瀚 錢彬杰 海 汀

(1.青島理工大學環境與市政工程學院，山東 青島 266033; 2.青島理工大學建設工程監理咨詢公司,山東 青島 266033)

基于BIM技術的綜合管廊設計

苗 群1韓曉瀚1錢彬杰1海 汀2

(1.青島理工大學環境與市政工程學院，山東 青島 266033; 2.青島理工大學建設工程監理咨詢公司,山東 青島 266033)

綜合管廊是將各種管線集約化，是城市基礎設施現代化建設的趨勢，是城市發展到一定階段的必然結果。BIM是工程建設領域的一次技術革新，是實現將工程項目模擬化、信息化、智慧化的有效途徑。以山東省某綜合管廊為對象，建立地下綜合管廊BIM三維可視化模型，通過模型的信息共享和集成處理，建立基于BIM技術的綜合管廊設計協同平臺，以解決設計各專業間的信息不對稱，提高管廊設計質量與設計效率。

綜合管廊,BIM，設計

1 研究背景

城市地下綜合管廊是指在城市道路的地下空間建造一個將多種市政管線集約化，以解決各類管網設施能力不足、各自為政和開膛破肚、重復建設等問題，促進地下空間綜合利用和資源共享的有限途徑。綜合管廊是城市基礎設施現代化建設的趨勢，是城市發展到一定階段的必然結果。BIM(Building Information Modeling，常譯為建筑信息模型)，是在CAD等技術的基礎上發展起來的多維模型信息集成技術，是工程建設領域的又一次技術革命。近年來，我國政府開始大力推行綜合管廊建設，但由于國內企業在管廊建設方面經驗不足，目前綜合管廊在國內仍處在研究探索和試驗階段。目前，BIM已逐步運用到國內大型工程項目中，但在市政基礎設施方面的研究及應用尚處于探索階段。國家各相關部門及地方政府陸續出臺多項支持BIM發展文件。2016年，住建部在《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》中提出大力推進BIM技術在綜合管廊中的應用。正是基于這種環境背景下，本文研究BIM在城市地下綜合管廊工程設計中的應用。

2 工程概況

以山東省某城市地下綜合管廊工程為研究對象，該管廊主體全長約4 km，位于城市主干道綠化帶下側。該綜合管廊采用單箱雙室結構，入廊管線包括電力、通信、給水、再生水及熱力五種專業管線。該綜合管廊與相交道路采用出線井進行管線的引入與引出，與相交道路規劃有綜合管廊設置十字出線井，其余在主要道路路口要預留直埋出線井。該工程涉及建筑、土木、給水、熱力、通信、電力等多專業領域，本文主要對管廊的建筑、結構和給水、熱力、通信等采用BIM軟件進行模型的構建和模擬分析。

3 基于BIM技術的綜合管廊設計

本作品利用鴻業綜合管廊軟件、Revit，Fuzor，Navisworks等軟件進行綜合管廊三維可視化設計。通過模型的信息共享和集成處理，建立基于BIM技術的綜合管廊設計協同平臺，以解決設計各專業間的信息不對稱，提高管廊設計質量與設計效率，為綜合管廊項目精細化建造、智慧化管理提供助力。圖1為使用鴻業綜合管廊軟件和Revit軟件建成的綜合管廊模型。

3.1高效協同

通過Revit軟件可以實現多專業的協同工作及設計共享。工作集是BIM協作的前提，在模型創建過程中起到隔離與區別的作用。而中心文件是工作集工作的基礎，用來存儲設計文件。根據項目自身特點，本項目共創建管廊整體結構、給水、再生水、通信、電力、熱力、附屬物及管廊監控中心等八個工作集。通過網絡路徑保存到服務器中的一個文件夾，即中心文件夾。各專業設計師在特定工作集中設計，并與中心文件同步設計成果。在基于Revit的協同平臺上，各工作集負責人開展多專業間的協同工作，有效打破傳統設計數據傳遞的瓶頸。碰撞檢查在設計協同中擔當制約與平衡的角色，貫穿整個設計協同過程。傳統的設計，各專業間分工明確，但相互之間的合作較為模糊，往往通過對二維設計圖紙會審優化設計。碰撞檢查是指在工程項目施工前，對設計方案進行空間上的檢查，對可能在施工中出現的沖突進行調整與優化，從而減少施工返工與資源浪費。基于BIM的碰撞檢查是將所有專業的設計集中在一個模型內，在三維可視化的環境中調整與優化，以解決各管線間的碰撞、管線與結構的碰撞以及空間不足以安裝與維修等問題。基于BIM的碰撞檢查，避免了以往因設計人員空間想象能力造成的設計缺陷，應用相關BIM軟件可實現智能檢查碰撞點，以直觀的三維方式顯示設計中出現的碰撞，能顯著提高設計質量和效率。圖2為管廊內部管線相互碰撞。

3.2優化方案

BIM是以工程項目的構建信息為基礎建立的模型。基于BIM模型的信息庫包含全部構件的幾何信息與非幾何信息。基于BIM的設計，可通過模擬設計出的工程項目模型及構件在空間中的運動行為來驗證設計的合理性，比選不同方案以及優化設計方案。

管廊工程設計需考慮管廊運營期間人員入廊檢修的凈空及凈寬要求。通過將中心文件模型導入虛擬現實平臺Fuzor中，放置人物對象，對人物高度及活動屬性進行定義，以實景漫游的方式模擬真實工作情景，可以檢測是否滿足后期運營、維修、行人需求。圖3為使用Fuzor軟件模擬行人在管廊中的活動。

3.3節點深化

傳統的節點深化往往采用二維圖紙展示節點的空間位置，通常獨立進行，即使考慮其他專業，往往也只是簡單的圖紙疊加，在復雜的節點難以取得理想的效果。BIM通過三維模型直觀展示，提高復雜節點的技術交流效率，提升深化設計的準確性，見圖4。利用Revit完成交叉井室中的管道設計、支吊架設計、附屬設計(包括吊裝口、通風口、逃生口、防火墻、集水坑等)，通過對模型進行多角度的瀏覽與分析，提高發現并解決復雜節點問題的效率。

4 結語

綜合管廊是城市基礎設施現代化建設的趨勢，對滿足民生基本需求和提高城市綜合承載力發揮著重要作用，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”。目前BIM正引發工程行業一次史無前例的徹底變革，在國內建筑工程領域已取得不俗的成績，相關軟件也日趨成熟并逐漸本土化。將BIM運用到城市地下綜合管廊設計，不僅能提升設計的質量與效率，同時能為管廊的施工和運營提供助力。

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TheapplicationofBIMindesignofmunicipaltunnel

MiaoQun1HanXiaohan1QianBinjie1HaiTing2

(1.SchoolofEnvironmentandMunicipalEngineering,QingdaoTechnologicalUniversity,Qingdao266033,China; 2.ProjectSupervisionandConsultationCompanyofQingdaoTechnologicalUniversity,Qingdao266033,China)

Municipal tunnel is an intensification of all kinds of pipelines, which is the trend of modernization of urban infrastructure as well as an inevitable result of the development of city. BIM is a technological innovation in the AEC industry. It is an effective way to realize the informatization, simulation and intelligence of the project. In this paper, a municipal tunnel in Shandong Province is taken as an example to establish a 3D visualization model of BIM. Through the information sharing and integration of the model, the information asymmetry between different design groups was solved and the design quality as well as efficiency of municipal tunnel was improved.

municipal tunnel, BIM, design

1009-6825(2017)29-0201-03

2017-08-09

苗 群(1961- )，男，博士，教授; 韓曉瀚(1992- )，男，在讀碩士; 錢彬杰(1993- )，男，在讀碩士;海 汀(1985- )，男，助理工程師

TU990.3

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