基于BIM技術的城市地下綜合管廊設計及應用研究

宋薇

近年來，城市化進程不斷加快，城市發展過程中的問題也日益呈現出來，城市建筑面積不斷擴大，地下管線排布方式也越來越復雜。如按照傳統的布局模式，線路交叉嚴重，而且也給后期管理帶來很大難題。此外，信息技術的發展促進了城市化的進程，同時也給城市地下綜合管廊設計帶來了極大的便利?；贐IM技術的城市地下綜合管廊設計具有可視化特征，能夠幫助設計人員檢查管線排布中的問題。本文就基于BIM技術的城市地下綜合管廊設計及應用展開論述，分析現階段城市地下綜合管廊布置中存在的問題，優化設計方案。

BIM技術是一種新型的建筑技術，該技術具有可視化特征，通過輸入相應的參數就能形成三維的建筑模型，能夠給建筑單位展示具體的設計成果，提高施工質量。近年來，城市人口劇增，城市的建設面積也逐漸擴大，高層樓房數量增多，地下管廊布置也越來越復雜。如布置不合理會影響人們的正常生活，而且也增加了城市的建設成本。早在2015年，我國就將城市地下管廊綜合排布列為城市建設的一部分，并制定了相關的文件。在2016年，相關部門明確提出要加強BIM技術在城市地下綜合管廊設計中的應用，實現可視化設計。

一、現階段城市地下綜合管廊布置中存在的問題

城市地下管廊綜合布置是城市建設的一個重要內容，該項工作對人們的正常生活影響顯著，提高地下管廊綜合設計質量，能夠極大程度上改善人們的生活質量。現階段城市地下管廊主要是指人們生產或者生活中的管線和管道，一般為地下管道，能夠節約空間，但是要注重這些管道的排布順序，要均勻排布，井然有序?，F階段隨著城市化進程的加快，城市建筑規模不斷擴大，地下管廊布置也越來越復雜，如何優化管廊設計成為城市發展中主要考慮的問題。現階段城市地下綜合管廊設計中主要存在以下四個問題。

1.各個專業管道排布不協調

目前來看，城市地下綜合管廊布置中存在的主要問題為各個專業管道排布不協調，專業不同，生產性質不同，對管道的使用要求也不同，這就對城市地下綜合管廊設計提出了更高的要求，要協調各個專業特征，避免管道檢查對專業發展的影響。但是在實際設計過程中，設計人員沒有結合專業特征設計排布管線，導致專業之間管線檢查現象嚴重，一旦某個管道出現問題，不同專業的生產均會受到影響，牽一發而動全身。此外，部分管線布置還涉及鐵路與鐵道施工，進一步增大了管線排布的設計難度。

2.綜合管廊布置未體現區域特征

現階段城市地下管廊設計的范圍比較廣，且難度也比較大。實際管廊設計中，要考慮管廊的位置，有的要穿過橋梁、鐵路等，還有的在建筑物下方，不同區域的管廊布置應根據實際要求設計。但在實際設計過程中，部分設計人員沒有考察城市的地質特征，導致不同地區的管廊布置模式相同。

3.綜合管廊布置施工工期緊張

目前來看，城市地下綜合管廊布置還存在工期緊張的問題，由于管廊布置的作業面比較大，設計要求也比較大，額外增加了設計時間，而且設計前期還要勘察城市各個地區的地形特征以及建筑分布格局，需要耗費大量的時間，這就使綜合管廊布置施工工期更加緊張，施工中遇到的問題也不能及時解決，進而增加了工程建設成本。

4.設計人員素質低

設計人員素質低也是影響城市地下管廊設計不合理的重要因素，目前來看，城市地下管廊施工的影響因素有多種，如管道材料以及地下空間特征等，在實際設計過程中，設計人員沒有考慮這些問題，管道質量不合格，容易破損，而且設計人員不了解地下空間格局，設計過程中容易出現管道交叉的情況。

二、基于BIM技術的城市地下綜合管廊設計方案

基于BIM技術的城市地下綜合管廊設計要從施工圖紙設計、施工階段、竣工階段設計三個方面完善，提高設計質量，加快城市化的進程。

1.施工圖設計階段

施工圖紙是整個施工的參考圖紙，其設計質量關系到整個施工質量。在圖紙設計過程中，應用BIM技術能夠實現可視化設計，在實際過程中，要重點考慮管廊廊體與入廊管線設計，進而提高總體設計質量。

（1）構建廊體模型

在BIM技術下，在相應的軟件中輸入參數，能夠輕松構建廊體模型，同時也能構建管線模型與其他附屬設置的模型。模型的構建需要按照實體建筑比例，等比例還原真實的管廊布置環境，結合實際的施工圖拼裝預制廊體，然后構建現澆結構模型，能夠根據實際模型找到管廊布置中存在的問題，設計人員要與技術人員溝通，進一步更改設計內容。附屬設施模型的構建要考慮消防、通風、排水等問題，并還原這些設施的模型，按照施工圖紙中這些設施的實際位置將其與管廊模型拼接。最后為管線模型構建，要根據實際施工圖紙確定管線的排布方式，根據專業特征分類構建，能夠查缺補漏。

（2）檢測模型穩定性

模型構建完成后，還要對模型的穩定性進行檢測，通過碰撞檢測判斷模型的穩固情況。檢測的主要對象為管廊內部及管廊和軌道交通、地下空間等，通過碰撞檢測分析模型的穩定性，碰撞檢測后，系統會生成相應的檢測報告，設計人員通過檢測報告能夠分析檢測中存在的問題，并及時更改設計方案。此外，管廊和軌道交通、地下空間的碰撞檢測中，還要運用GPS技術對相關模型進行定位，將生成的數據導入模型中，能夠幫助相關人員判斷管廊位置是否與周圍環境協調。

（3）進行空間優化

在設計過程中，要注重對地下空間的優化，根據施工圖紙組建好各個模型，然后運用BIM軟件中的漫游功能檢測各個分段中的管廊布置情況，并與實際設計要求進行對比。BIM技術具有一定靈活性，在漫游過程中能夠實現管線位置的動態調整，優化管道設計，提高空間利用率。

（4）實現關鍵節點的深化設計

BIM技術具有可視化設計功能，在實際設計過程中要實現關鍵節點的深化設計，保障每個節點的設計質量，能夠使各個環節之間更加協調，減少后續的設計變更。要根據施工圖紙完善關鍵節點的構建，特別是一些轉角處的節點或者有大型設備的位置，要還原相關的模型，能夠比較直觀的看到這些節點的問題，進而進行深化設計，能夠避免一些細節性失誤。

（5）提取工程量

BIM技術不僅能夠展示實體的建筑模型，而且也能計算實際工程量，通過相應的模型能夠導出不同施工項目分項的實際工作量，以便計算工程成本。且BIM技術具有一定的靈活性，能夠調整，通過調整某個參數，實現局部修改，與之相關的內容也能自動調整，不需要人員變更，靈活性更高，也能減輕設計人員的負擔。通過該技術能夠實現管線的分區布置。

2.施工階段

BIM在城市地下管廊施工設計方面也有重要應用，主要應用于預制構件和管廊施工兩個方面。前者應用過程中，能夠根據施工圖的實際設計要求形成相應的模型，并將其上傳到協同管理平臺中，相關人員就可以通過手機端看到實際的施工情況，以便發現施工中存在的問題，及時解決，避免后續返工增加整體成本。BIM技術在施工設計階段的應用能夠加快工程進度，增加工程建設成本。此外，將該技術與GPS技術結合技術人員能夠在線檢查施工人員的施工情況，并為其提供有效的指導，方便技術交底工作。在施工過程中，可根據專業特征將管道用不同的顏色表示，方便施工人員布置管線，避免出錯。

3.竣工階段

BIM技術在竣工階段也有重要應用，通過該技術構建的模型能夠有效銜接各個專業的施工圖、施工照片、施工階段信息以及施工過程數據等，提高各個部分的關聯性，有利于提高驗收工作質量，減輕驗收人員的工作負擔，從根本上加快工程進度，避免工期延誤。運維單位通過分析該模型能夠優化管理模式，提高管理效率，提高經濟效益。

三、結語

BIM技術是一種重要的建筑技術，在城市地下管廊布置中運用該技術能夠展現實體的廊體模型，實現可視化設計。通過模型碰撞實驗能夠檢測模型的穩定性，方便后續設計變更，能夠提高管道設計質量。此外，將BIM技術與GPS技術聯合起來技術人員能夠在線檢查施工人員的施工情況，并為其提供有效的指導，減少工作失誤。城市地下管廊布置過程中，要注重BIM技術的應用，全面推廣該技術，提高設計質量，減少后續工程變更對整個建設成本的影響，最大程度上節約建設成本，提高建筑單位的總體經濟效益，帶動整個行業的發展。