基于BIM的城市綜合管廊設計技術應用研究

周密

摘 要：綜合管廊是承載城市給排水管線、供電管線、通訊管線等市政公共管線的集成化地下空間，是城市空間綜合利用和城市現代化的標志之一。BIM技術是設計方式的變革，我國建設工程設計行業正處于由傳統CAD設計方式向BIM 設計方式轉變的過渡期，設計企業均在探索BIM技術落地實施方案。在此背景下，本文研究基于BIM的城市綜合管廊工程的設計理論及技術方法。重點分析BIM技術對城市綜合管廊設計過程中設計業務流程、設計工作方式和設計業務產生的影響。

關鍵詞：綜合管廊;BIM技術;設計

一、城市綜合管廊設計特性分析

（一）集成化程度高。管廊中的管線種類集成化高，涵蓋了給水管道、排水管道（雨污管道）、中水管道、強電管道（電力電纜）、弱電管道（通訊管道）、燃氣管道、熱力管道等等。這些所有的管線都必須在有限的設計空間內合理的布置，避免相互碰撞或者相互影響，例如：污水管道埋深大、燃氣管道需單獨成倉、給水管道與電力管道的敷設距離制約等。

（二）管廊設施復雜。在管廊設計時，需要充分考慮照明、通風、排水、消防、監控、監測等設施的全面建設，這些附屬設施的建設也為設計提高了難度，同時也提高了管道碰撞的危險系數。

（三）廊體結構復雜。傳統管道開槽施工方法施工完成后便將管道隱蔽，待檢修時再挖開;綜合管廊為了便于維護檢修，需要在廊體上預留檢修口、采光口、逃生口、通風口等多種預留洞口，往往需要等到管線安裝施工時才能準確確定洞口的大小和位置，只能采用后開洞口的方式實現管線的安裝。

（四）施工條件復雜。大型的城市綜合管廊往往會設計在城市中心地段或者交通繁忙地段，城市地下同時兼有地鐵工程、人防工程等。綜合管廊在設計定線和標準橫斷面設計的時候就要處理好與各類地下構筑物之間的位置關系。同時，管廊自身的交匯、轉折等重要節點的設計也要充分的考慮其與周邊建筑紅線之間的距離和將來的施工環境，盡量做到與周邊設施協調共建。

二、BIM技術應用現狀分析

在 BIM 技術方面，國外研究及應用相對成熟，國內研究及應用正處于由初步階段向深化階段發展的過渡時期，可供借鑒項目的數量并不多。在綜合管廊設計技術方面，CAD的二維設計技術已經成熟，與之相關的規范規定也在逐步的修編過程中日趨完善。但設計的沖突性和協同性還沒有得到很好的解決，主要體現在CAD設計時各專業的介入時間有明顯的先后順序，使得設計主體在各專業之間直線傳遞，設計的整體性和交互性較差。BIM設計技術的介入可以使傳統的“線性”設計模式變成“點-面”式設計模式，各專業的設計都在中心文件的設計模型中平行展開，便于設計信息的交互，避免了修改和返工。

三、綜合管廊設計中BIM技術的應用要點分析

（一）綜合管廊BIM設計業務流程分析

以設計工作的核心任務，即施工圖設計流程為例：施工圖的設計流程可分為“協同設計階段-施工圖設計階段-設計成果交付階段”。

（1）協同設計階段。基于BIM的綜合管廊設計，在工作流程中不再進行“建筑-結構-管網綜合MEP（機械、電氣、管道）”的單項線性設計，而是由各個專業建立自己的BIM模型，通過中心數據文件，將各專業的模型共建成“綜合管廊BIM模型”

（2）施工圖設計階段。各專業根據“綜合管廊BIM模型”，進行深化設計，包括結構施工圖、管網綜合（MEP）施工圖、建筑施工圖，預支相對應的，還會生成各專業的BIM深化設計模型。

（3）設計成果交付階段。在施工圖紙方面，與傳統圖紙的審批、交付、歸檔無異，但是相較傳統設計流程的設計成果，使用Revit技術和建筑信息模型（BIM）生成的各個專業的施工圖紙BIM模型也要同步進行審批、交付和歸檔，以便為后期的綜合管廊運營管理，提供更直觀的數據信息平臺。

（二）綜合管廊BIM設計工作方式分析

（1）鏈接協同設計方式。該設計工作方式是設計工程師，向設計中心文件平臺，提供該專業的本地設計文件的鏈接，其他專業的設計師可通過鏈接訪問該專業的設計文件，但是不能編輯，該文件由該專業的設計工程師編輯后手動更新至數據平臺。該工作方式的信息傳遞效率較低，但對電腦等設備的要求也較低，適合于協調性要求不高、設計沖突發生概率不大的區段進行設計。

（2）集成協同設計方式。該工作方式是將各專業設計工程師的本地文件與中心數據平臺文件進行雙向同步更新，即任何一處變更，所有相關內容隨之自動變更。所有Revit MEP模型信息都存儲在一個位置。因此，任一信息變更都可以同時有效地更新到整個模型。參數化技術能夠自動管理所有變更。

四、綜合管廊BIM設計成果交付分析

以MEP設計為例：BIM設計為暖通功能提供了針對管網及布管的三維建模功能，用于創建供暖通風系統。可以使用內置的計算器一次性確定總管、支管、甚至整個系統的尺寸。幾乎可以在所有視圖中，通過在屏幕上拖放設計元素來移動或修改設計。BIM為電力照明和電路設計定義導線類型、電壓范圍、配電系統及需求系數，有助于確保設計中電路連接的正確性，防止過載及錯配電壓問題。BIM為給排水系統建模，在設計時，只需定義坡度并進行管道布局，該軟件即會自動布置所有的升高和降低，并計算管底高程。在任何一處視圖中做出修改時，所有的模型視圖及圖紙都能自動協調變更，因此始終能夠提供準確一致的設計及文檔。

此外，綜合管廊的BIM設計模型設計在解決圖紙中的錯漏碰撞等問題、管線洞口預留問題、既有管線定位及與主體的碰撞檢查、管線入廊安裝技術模擬等方面有一定的優勢，也為后續的綜合管廊運營管理維護提供了極大的便利，未來可利用“BIM+GIS+物聯網”技術為“智慧城市”的建設奠定基礎。

五、結論與展望

BIM技術為市政綜合管廊的設計提供了便利，通過分析城市綜合管廊BIM技術的應用方法，論證了該技術在提高綜合管廊設計質量和設計效率等方面起到了以下幾個方面的作用：

（一）加強了設計信息融通效率。工程師設計意圖不再通過2D施工圖流轉傳遞，而是通過中心文件，實現設計信息的互融共通。

（二）多種設計模式的協同設計，為城市綜合管廊這種復雜構筑物的設計，提供了高效高質的工作開展方式。

（三）基于BIM技術，通過參數化的三維模型進行碰撞檢查、管線綜合等應用，提高了圖紙深化工作的效率。

未來，在城市綜合管廊的設計工作中，BIM技術的應用還需加強設計模式的研發、應用與深度改革，同時要不斷提高設計設備和信息載體的質量，促進城市綜合管廊BIM設計技術更好跟快的發展。

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基金項目：湖南城建職業技術學院院級課題18KTYB05