城市綜合管廊施工階段中的BIM技術(shù)應(yīng)用初探

方宇婷

(廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007)

1 概述

綜合管廊指的是城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物及附屬設(shè)施[1]。它將給排水、通訊、電力、燃?xì)獾裙芫€集中鋪設(shè)在統(tǒng)一的隧道空間中，有效整合各專業(yè)資源，合理利用地下空間，減緩城市交通壓力，便于分區(qū)監(jiān)控維護(hù)，避免傳統(tǒng)地下工程建設(shè)產(chǎn)生的“馬路拉鏈”現(xiàn)象。地下綜合管廊的設(shè)計(jì)施工要求高，需要新技術(shù)手段進(jìn)行支撐運(yùn)行。

BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型，它最開始出現(xiàn)主要是通過(guò)建立數(shù)字化、包含完備信息的建筑三維模型對(duì)建筑工程的全生命周期進(jìn)行優(yōu)化[2]。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息移動(dòng)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，對(duì)傳統(tǒng)建筑行業(yè)產(chǎn)生變革的新的技術(shù)手段。現(xiàn)如今，BIM技術(shù)不僅能夠運(yùn)用在建筑項(xiàng)目工程中，在市政項(xiàng)目如多專業(yè)綜合的地下管廊項(xiàng)目中也開始得到應(yīng)用。

通過(guò)利用BIM技術(shù)可視化、信息化、全生命周期性這三個(gè)核心特點(diǎn)，可以使得管廊項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中提高項(xiàng)目質(zhì)量以及工程效率。振邦路管廊工程作為南寧市五象新區(qū)的重要的基礎(chǔ)工程，在施工過(guò)程中應(yīng)用BIM技術(shù)來(lái)優(yōu)化資源調(diào)配、提高施工效率，有效控制項(xiàng)目進(jìn)度，取得了較好效果。

2 工程概況

南寧市振邦路地下綜合管廊項(xiàng)目是國(guó)家試點(diǎn)管廊工程、南寧市管廊試點(diǎn)項(xiàng)目，起于玉洞大道路，止于英嶺路，全長(zhǎng)7.6 km，管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面為3艙斷面,分為綜合管廊主體工程、綜合管廊附屬工程和監(jiān)控中心三部分。主體工程包括管廊本體、附屬節(jié)點(diǎn)等，附屬工程包括給排水及消防、通風(fēng)、建筑、供配電及照明、監(jiān)控、標(biāo)識(shí)等，還包括附屬設(shè)施工程、監(jiān)控中心和相關(guān)電力通信支架等。

本工程是南寧市迄今最大的地下管廊工程，涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣等多專業(yè)，信息量大，傳統(tǒng)各專業(yè)圖紙關(guān)聯(lián)性差。施工工程量大，土方開挖量大，工期緊，對(duì)傳統(tǒng)算量和施工組織壓力大。本管廊穿越環(huán)城高速公路部分，采用頂管施工方法，施工難度大，技術(shù)復(fù)雜。加之南寧市為亞熱帶季風(fēng)氣候環(huán)境，雨季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、降雨量大，對(duì)施工管理提出了不小挑戰(zhàn)。

3 BIM應(yīng)用實(shí)施過(guò)程及成果

3.1 施工階段BIM應(yīng)用目標(biāo)和方案

建立BIM技術(shù)應(yīng)用小組，組織協(xié)調(diào)參與施工各方人員，根據(jù)本項(xiàng)目的重難點(diǎn)和本機(jī)構(gòu)BIM應(yīng)用水平綜合建立施工BIM應(yīng)用目標(biāo)：

1)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度管理控制；2)優(yōu)化項(xiàng)目重難點(diǎn)施工方案；3)提高協(xié)同工作效率；4)管控項(xiàng)目工程質(zhì)量。在BIM施工應(yīng)用目標(biāo)下結(jié)合實(shí)際BIM應(yīng)用水平制定實(shí)施框架方案(見圖1)。

3.2 管廊信息模型建設(shè)

依靠國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的BIM建模軟件Revit，綜合各專業(yè)圖紙和項(xiàng)目信息，分別建立各個(gè)專業(yè)的BIM模型，通過(guò)鏈接形式建立地下綜合管廊BIM模型。該模型不僅包括實(shí)體物理信息，還可以通過(guò)鏈接的形式納入場(chǎng)地勘測(cè)信息、施工進(jìn)度信息等。

3.3 4D施工模擬

在建立管廊BIM三維模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)BIM 4D施工模擬平臺(tái)，將三維模型和項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃、施工組織計(jì)劃信息鏈接在一起[3]，模擬區(qū)域空間上分為四個(gè)施工段，時(shí)間上根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行防護(hù)工程、土方工程、結(jié)構(gòu)主體工程、附屬工程和標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的建設(shè)，依據(jù)不同施工進(jìn)度及流程在三維模型上可視化地展示施工過(guò)程(見圖2)。

3.4 建設(shè)實(shí)況校核

管廊項(xiàng)目施工是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，時(shí)間緊張，規(guī)模大，復(fù)雜程度高。在管控施工進(jìn)度時(shí)運(yùn)用BIM模型與施工計(jì)劃相結(jié)合模擬建造進(jìn)度，與實(shí)際建造進(jìn)度對(duì)比分析，及時(shí)調(diào)整進(jìn)度，確保工程順利進(jìn)行。傳統(tǒng)圖紙和橫道圖都是靜態(tài)的表達(dá)，難以表現(xiàn)出工程進(jìn)度情況，而通過(guò)信息綜合的4D模擬，施工人員可以根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)度及時(shí)調(diào)整計(jì)劃，及時(shí)反饋，調(diào)整資源配置，提高工作效率。

3.5 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工模擬

本項(xiàng)目地下管廊下穿環(huán)城高速公路采用的頂管施工法，基坑開發(fā)深度大，施工對(duì)高速路沉降要求高。需要對(duì)這個(gè)施工關(guān)鍵部分進(jìn)行專項(xiàng)方案設(shè)計(jì)。通過(guò)運(yùn)用BIM三維模型，模擬該復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的施工過(guò)程、施工工藝和施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置，對(duì)施工方案進(jìn)行可視化對(duì)比分析，及時(shí)在實(shí)際施工前發(fā)現(xiàn)存在的難點(diǎn)問(wèn)題并予以解決，便于各方進(jìn)行可視化交底。

3.6 項(xiàng)目管理協(xié)作

基于BIM模型云協(xié)同平臺(tái)，將BIM三維模型與建設(shè)工藝流程、施工進(jìn)度計(jì)劃、施工模擬信息綁定，做到信息化、可視化、標(biāo)準(zhǔn)化。施工現(xiàn)場(chǎng)人員可采用接入平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的APP在BIM模型上的記錄、監(jiān)督、反饋的機(jī)制實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的痕跡化管理。施工人員在現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)照片、視頻、文字等形式及時(shí)更新、反映施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與建設(shè)計(jì)劃、建設(shè)模型的偏差，技術(shù)人員也可以直接通過(guò)PC端、手機(jī)端平臺(tái)上進(jìn)行分析，制定相應(yīng)優(yōu)化措施，及時(shí)整改現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，做到對(duì)項(xiàng)目施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)管控并自動(dòng)量化任務(wù)和資源。建設(shè)單位、施工項(xiàng)目部、施工單位、監(jiān)理單位等等多個(gè)與施工有關(guān)的單位都可以整合在該平臺(tái)上，打破傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的溝通形式，以中心對(duì)點(diǎn)的形式進(jìn)行溝通，提高信息流通成本，便于解決施工中產(chǎn)生的問(wèn)題。

3.7 排水組織

針對(duì)南寧多雨的氣候情況，將場(chǎng)地地形和施工現(xiàn)場(chǎng)布局，施工過(guò)程模擬情況等信息進(jìn)行統(tǒng)合組織到管廊BIM三維模型中，通過(guò)三維可視化快速而清晰地進(jìn)行場(chǎng)地自動(dòng)排水組織，智慧識(shí)別項(xiàng)目進(jìn)程中排水組織的難重點(diǎn)部分，預(yù)先采取優(yōu)化手段，減少工程在雨季的排水隱患。

4 不足與展望

通過(guò)在城市地下管廊項(xiàng)目中運(yùn)用BIM技術(shù)，協(xié)助項(xiàng)目施工，較好地達(dá)到了本項(xiàng)目BIM施工應(yīng)用目標(biāo)，提高了施工管理水平和協(xié)同效率，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也還存在著一些問(wèn)題：

1)施工相關(guān)企業(yè)、部門BIM專業(yè)技術(shù)人才較缺乏，相關(guān)專業(yè)負(fù)責(zé)人、施工人員對(duì)BIM了解不夠，工作模式還未向新技術(shù)作出轉(zhuǎn)變，影響了BIM技術(shù)在施工過(guò)程中的應(yīng)用深度和廣度。

2)BIM技術(shù)在管廊項(xiàng)目中的研究和開發(fā)水平不足，距離發(fā)達(dá)國(guó)家成熟的、廣泛化的應(yīng)用程度還有較大差距。國(guó)內(nèi)各個(gè)BIM模型應(yīng)用軟件相互間的成果數(shù)據(jù)難以相互兼容，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中易產(chǎn)生問(wèn)題，影響使用和溝通效率。

3)要達(dá)到對(duì)BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目中價(jià)值的最大化，需要從規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等多個(gè)階段對(duì)BIM項(xiàng)目模型信息進(jìn)行優(yōu)化更新。本項(xiàng)目從施工階段的應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行探討B(tài)IM技術(shù)的價(jià)值，未來(lái)不僅需要繼續(xù)挖掘BIM技術(shù)對(duì)施工的優(yōu)化作用，也要在更大范圍上應(yīng)用BIM，為項(xiàng)目全生命周期提供支持。