基于BIM和GIS技術在管廊全生命周期的應用

馬軍 ，張石磊 ，王莎莎

（1.中國十七冶集團有限公司；2.中冶京誠工程技術有限公司）

1 工程概況

西安管廊項目建設范圍分布于西安東北片區，結構為矩形三倉（見圖1），入廊管線包括：電力、燃氣、電訊、熱水、給水、再生水、蒸汽和污水等。建設干支線管廊共計約70km，纜線管廊共計約180km，是目前全國最大的綜合管廊PPP項目。

圖1 管廊標準結構斷面

2 工程BIM應用

2.1 方案策劃決策

利用VR技術虛擬環境（見圖2），分析方案的合理性與科學性，并進行重點、難點、高風險點方案的決策。BIM設計可以進行可視化分析，還可以優化決策、降低風險、減少成本以及提高競標方案的可行性[1]。

圖2 VR虛擬現實

2.2 基于BIM+GIS技術的智慧規劃

GIS使現狀的空間位置與屬性相對應，并進行可視化表達，實現信息的快速查詢與分析，使管廊規劃更具科學性，同時提高設計與管理的工作效率。多規統籌，GIS緩沖區分析和疊合分析，配合因子權重和專家打分機制，使空間耦合，確定合理規劃方案[2]。管廊布置方案規劃如圖3所示。

2.3 各專業設計建模

將無人機航拍技術與3D實景建模相結合，精準高效地完成項目場地地表建模工作[3]，使道路深化設計、結構分析計算、附屬設計、管線綜合以及管廊全專業實現三維協同設計。管廊全專業三維協同設計如圖4所示。

2.4 基于BIM技術智慧工地建設

基于BIM技術實現科學場地布置，實現三維可視化交底、BIM質量電子化樣板引路、管廊凈空檢查分析、二維碼和云平臺信息化項目管理、質量和安全移動端管理，進而實現工程成本管控[4]。施工全過程信息化管理如圖5所示。

圖3 管廊布置方案規劃

圖4 管廊全專業三維協同設計

2.5 基于BIM+GIS技術智慧管廊運營

1）以BIM數據庫為基礎，構建涵蓋綜合管廊全生命周期的數據中心，通過智慧管廊平臺實現與監控中心的信息聯動，動態反映綜合管廊的實時數據；

2）基于三維模型的動態數據，結合GIS技術，實現對人員及故障設備位置的及時掌握，便于進行巡檢管理及開展事故應急處理[5]；

3）基于BIM模型，結合GIS、移動互聯和人體工程學等專業技術，可以融合各種專業數據，實現圖形化和數字化的運維管理匯報展示；

4）基于三維模型，結合虛擬現實技術，實現虛擬場景下的廊內漫游，不僅可用作管廊的參觀展示，更可以對管廊運維管理人員進行培訓，尤其是緊急狀態下的流程演練[6]；

5） BIM模型信息集成化，形成工程信息共享平臺，為今后管廊改造、擴建、修繕和更新等提供數字化資料，實現智慧化運維。管廊智慧管控平臺如圖6所示。

3 經濟效益和社會效益

1）節約設計周期約37%；

2）減少施工損失約20%；

3）提高了PPP項目的協同能力；

4）有效避免了材料供應風險、技術風險、工程變更風險、竣工風險以及成本控制風險；

5）提高項目的管控能力和盈利水平；

6）項目的規劃、設計、實施和運營全生命周期采用先進理念技術，結合項目特色，解決關鍵難題，項目創優全國示范；

7）在本項目成功舉辦了“以標準化信息化為抓手，以創精品工程為目標，全面提升中國十七冶集團工程建設管理水平，打造中冶管廊第一品牌”為主題的管廊工程觀摩交流會，得到了一致好評，起到了較好的示范和引領作用；

8）本項目收錄到中央電視臺《厲害了，我的國》欄目并多次進行專題展播，進一步提升了公司作為管廊領跑者的品牌形象。

圖5 施工全過程信息化管理

圖6 管廊智慧管控平臺

4 結語

綜合管廊作為現代化智慧城市建設的重要組成部分，統籌各類市政管線規劃、建設和管理，解決架空線網密集、管線事故頻發和路面反復開挖等問題已經成為國家推進建設的重點。本工程是全國較早在管廊全生命周期中應用BIM+GIS技術的項目，極具示范意義，可以為今后管廊在智慧建造和運營研究方面提供一定的參考價值。