BIM技術在綜合管廊建設項目全壽命周期管理中的應用

趙盈盈　涂中強

摘要：為了解決綜合管廊項目全壽命周期管理中存在的棘手問題，本文將BIM技術引入到綜合管廊項目全壽命周期管理中。分別探討了BIM技術在設計階段、施工階段及運維階段工作中的應用點，經研究發現，BIM技術的應用能夠實現協同設計和協同施工，而且BIM技術與GIS、物聯網及云平臺等技術的集成能夠實現運維階段的智能化管理。

Abstract： In order to solve the thorny problems in the life cycle management of integrated pipe corridor projects， this paper introduces BIM technology into the life cycle management of integrated pipe corridor projects. The application points of BIM technology in the design stage， construction stage and operation and maintenance stage are discussed respectively. It is found that the application of BIM technology can realize collaborative design and collaborative construction， and the integration of BIM technology with GIS， Internet of Things and cloud platform can realize intelligent management in the operation and maintenance stage.

關鍵詞：BIM技術;綜合管廊;全壽命周期

Key words： BIM technology;integrated pipe corridor;life cycle

中圖分類號：TU990.3;TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）35-0135-03

0? 引言

綜合管廊實際上就是在城市的地下建設的管廊隧道，因為其容納了給排水、供熱、燃氣、電力及通信等各種管線，所以被人們視為整個城市的“生命線”。自1832年位于法國巴黎的世界第一條綜合管廊問世至今，綜合管廊的發展已經經歷了近200年，巴黎已經建成總長度約100km的綜合管廊，在英國、德國及日本等城市也取得很大的成就。我國于1958年在北京天安門前建成第一條綜合管廊，之后很長時間未見有大的起色，然而，近年來，從國家層面高度重視，相關技術規范、指導意見等政策文件陸續頒發，在國家政策的激勵下，綜合管廊從各試點城市開始向非試點城市推進，呈現出如火如荼的發展態勢，據不完全統計，我國在各大城市已建成900km的綜合管廊，據有關專家測算，地下綜合管廊將建造8000km。由于在我國綜合管廊有如此快的推進速度，再加上起步較晚，缺少相關建造和管理經驗，所以呈現出了很多的問題，比如缺乏精細化管理、管理過程中信息鏈斷裂以及建造成本和運營成本很高等等，而這些問題亟待通過先進技術來解決，以保證綜合管廊在我國的順利推進，真正的造福人民。

1? 綜合管廊建設項目各階段管理現狀

綜合管廊的管理過程大致分為三個階段：設計階段、施工階段及運維階段，下面探討三個階段管理中存在問題。

1.1 設計階段

綜合管廊的方案設計應該包括管廊建筑、管廊結構專業及管廊MEP專業，各專業的施工圖由不同專業的設計師負責，從各設計院的現狀看，除了關鍵節點部位存在各專業設計人員之間的信息交換和提取，其余基本上都是分工明確，各專業之間是“橫向零交流”的狀態，缺少設計過程中的專業協同，而是設計結束之后由設計管理者進行專業協同，如此滯后的專業協同勢必會發現較多的設計問題，造成設計返工，既費時又費力。

1.2 施工階段

綜合管廊項目的建設同其他項目沒有任何區別，包括施工準備、施工階段及竣工階段，并且是在多個參建單位的努力下完成的，包括設計方、建設方、施工方、監理方及政府監管方等等。傳統的施工階段管理的特點是各階段的信息傳遞基本呈現線性的特點，并且從設計交底到項目竣工，各參建單位之間的溝通和交流基本是通過二維的CAD圖紙進行的，很難發現存在的設計問題，這些遺留的設計問題將會在施工階段出現，只能通過設計變更甚至返工解決問題，既耽誤工期又增加了成本。

1.3 運維階段

綜合管廊項目的運維階段需要由專業的管廊運營公司、入廊單位及政府部門進行協同管理，而且因為管線專業眾多，運維管理過程中會產生越來越多的信息數據，這就需要建立運維管理平臺，以實現信息數據無損傳遞和無縫對接。而實際上現階段綜合管廊項目后期的運維管理大多依然是傳統的物業管理的方式，甚至管理文件以紙質的形式留存，這給后期資料查詢及巡檢結果的反饋帶來極大的不便。

2? BIM技術在綜合管廊項目管理中的應用價值

鑒于上面分析的綜合管廊項目各階段管理中存在的問題，本文引入BIM技術，有關該技術在建筑工程項目中的應用研究很多，許多出色的應用案例中均可以看出BIM技術的應用價值，比如北京的新地標項目“中國尊”以及擁有世界最大單體航站樓的“北京新機場”。而本文要研究的是BIM技術在綜合管廊項目管理中的應用價值。

結合BIM技術及綜合管廊項目的特點分析，BIM技術在綜合管廊項目管理中的應用價值主要體現在以下三個方面：

2.1 使得全壽命周期內的管理數據無損保留

基于BIM的綜合管廊三維模型本來就攜帶著豐富的建筑信息，比如構件的幾何尺寸、所用材料及生產廠家等等，后期施工中對模型進行應用的同時，還可以將進度、成本、質量和安全掛接到模型中，項目的各參與方都能利用模型中的大數據進行管廊施工管理，而運維階段的管理更是會產生大量的管理數據，這些施工數據和管理數據將會無損保留，對長期的運維管理提供直接的參考依據。

2.2 實現各參與方之間的協同管理

傳統的項目管理呈現線性特點，導致各參與方為實現自身管理目標而努力搜集所需信息，并且管理過程中又會產生很多額外的信息，這些信息將會保存于單個參與方而不能共享，導致其他的參與方依然需要搜集重復的信息。利用BIM系列軟件如Revit建立管廊項目的三維模型，接著建立基于BIM模型的項目管理平臺，各參與方均可通過該平臺進行自我管理目標的實現，此時的項目管理呈現網狀特點，即實現了項目各參與方之間的協同管理。

2.3 使全壽命周期各階段的管理更加精細化

由于綜合管廊項目會涉及建筑、結構及安裝等不同專業，基于BIM技術可實現各專業協同設計，使設計工作更高效、更合理，避免影響后續的施工。施工過程中利用參數化信息模型使工程量計算更加高效和準確，進行更好的控制成本，另外，利用BIM技術可以進行施工模擬以及專項施工方案模擬，即可以很好的控制工程進度，又可以很好的控制工程質量。綜合管廊項目建成后將會有長期的運維階段，利用BIM技術可實現可視化的檢查維修，再結合無線射頻等其他的信息化技術，可形成智能化的管廊監測系統，提高運維管理效率。

3? BIM技術在綜合管廊建設項目全壽命周期中應用流程

因為BIM技術的應用是基于三維參數化模型的，最理想的狀態是設計院出具的設計成果就包含三維模型，而實際上大部分項目的設計成果仍然是以傳統的二維圖紙，所以應該設計階段就引入BIM技術。本文從綜合管廊項目前期的規劃設計階段、施工階段以及運維管理階段來探討BIM技術的應用。

3.1 設計階段BIM技術應用

綜合管廊項目的設計一般包括管廊體的建筑設計、結構設計以及機電專業設計，傳統的設計模式下，各專業的設計人員負責完成各自的專業設計，之后進行設計集合，此時往往會出現大量的各專業之間的沖突等問題，只能進行設計返工。甚至有的設計問題會帶進施工階段，此時發現的問題要等待設計人員變更設計后再返工，造成極大的時間和成本的浪費。

基于BIM技術的設計模式下，各專業的設計在一個三維模型中同時進行，并且各專業的設計成果可實時同步更新至該中心文件，這樣就可以及時發現問題，以便及時調整設計，這種設計方式稱為“協同設計”，協同設計的設計流程如圖1所示。

3.2 施工階段BIM技術應用

綜合管廊項目施工階段是整個項目周期內參與方最多的階段，并且周期較長，傳統的參建單位對施工階段的管理基于CAD圖紙，而且彼此之間缺少溝通，存在“信息孤島”，而且施工過程信息缺少有效的留存途徑，造成信息丟失，不利于后期竣工驗收甚至運維階段的管理。

BIM技術可實現協同施工。首先設計單位基于BIM三維模型向項目各參與方進行可視化交底，最終的BIM模型移交施工階段各參與方應用。BIM模型將設計單位、建設單位、施工單位、建立單位等項目參與方聯系在一起，同時提供了彼此之間有效的信息溝通方式，使得施工階段的管理呈現協同性特點，提高了管理效率，如圖2所示，圖中所有雙向箭頭都代表著與BIM綜合模型存在數據交換及數據反饋。

3.3 運維階段BIM技術應用

目前綜合管廊的管理主要存在三大問題，首先是管廊信息孤立存在，很難得到管廊和周圍環境之間的位置關系，勢必給故障的維修帶來不便。其次，綜合管廊項目工程具有隱蔽性特點，監測系統有效運行對管廊的運行維護非常重要，我們希望一旦管線出現問題，能夠第一時間監測到并把信息反饋給管理平臺，為管線的檢測和維修提供依據，而目前管廊的監測系統并不成熟。最后，長期的運維管理將會產生大量的信息數據，這些數據無法得到有效管理，也就無法傳遞給維修人員或其他入廊單位。BIM技術的應用將有助于解決這些問題。

3.3.1 BIM+GIS技術

GIS是地理信息系統的簡稱，利用BIM技術建立管廊的空間信息模型，利用GIS技術建立管廊周圍的地理位置信息，兩者相結合便可以清楚地看到管廊周圍的地理環境，這對綜合管廊項目前期規劃設計工作帶來很大便利，避免不合理的管廊規劃帶入施工階段而浪費資源。另外，運維階段一旦發生管線故障需要搶修時，兩者相結合便能看到管線故障位置的周圍地理環境，進而快速制定搶修方案，進行檢修工作。

3.3.2 BIM+物聯網技術

物聯網是將紅外傳感設備或無線射頻設備等連接到互聯網，目的是為需要監控或交互的區域提供動態信息數據。BIM技術與物聯網技術相結合可以實現綜合管廊項目運維階段的智能化管理，利用傳感設備對管廊內部進行定位和監控并將監控信息反饋給智能管理平臺，這種高效準確的信息反饋對及時發現故障并解決故障提供必要前提依據，無疑會給管廊運維管理帶來很大的價值。

3.3.3 BIM+云平臺

綜合管廊項目運維階段持續時間長，伴隨著長期的運維管理工作，將會產生很大的數據信息，在加上管廊項目建成后本身自帶的大量信息，如此龐大的信息需要有效的平臺進行管理。云平臺就是基于互聯網的具有強大計算能力的平臺，可以瞬間計算出數以萬計的數據信息，并非常擅長不同終端之間的交互聯系。綜合管廊運維階段的大量數據就可以同步到云平臺，管理人員可以利用電腦終端或者移動終端隨時查看云平臺上的最新數據信息，無疑也會給管廊運維管理帶來很大的價值。

4? 總結

我國綜合管廊項目正在從試點到普遍推廣，這是該領域發展的大趨勢，而在設計、施工及運維各個階段呈現出越來越多的問題阻礙著綜合管廊項目的推進。BIM技術的引入實現管廊項目的協同設計和協同施工，證明了該技術在到綜合管廊項目管理方面的可行性。然而，從目前的研究來看，BIM技術的應用研究仍不夠深入，比如后期的運維管理過程中需要BIM技術與其他信息化技術的集成，BIM技術與其他信息技術的集成應用將會為綜合管廊項目的全壽命周期的管理帶來更大的價值，這將是值得今后深入研究的方向。

參考文獻：

[1]王思琦，等.城市地下綜合管廊工程基于BIM技術的協同管理平臺開發與應用[J].施工技術，2019（4）：122-126.

[2]宋雅璇，劉榕，陳侃. “BIM+”技術在綜合管廊運維管理階段應用研究[J].工程管理學報，2019（6）：81-86.

[3]陳云鋼，丁吉祥.基于BIM技術的綜合管廊設計施工一體化協同機制研究[J].土木建筑工程信息技術，2018（8）：56-63.

[4]周桂香，等.BIM技術在綜合管廊工程建設全過程中的應用[J].工程建設與設計，2018（1）：175-178.