BIM技術在綜合管廊工程中的應用

楊 妹

上海南匯建工建設（集團）有限公司 上海 201399

地下綜合管廊作為政府部門積極推進建設的綠色發展方式，體現了國家新發展理念，為完善城市綜合運行功能和提升城市承載能力，發揮了關鍵作用。我國在“十三五”期間，綜合管廊投資建設達數百億元，未來綜合管廊投資建設規模將達1.8萬億元。隨著綜合管廊建設規模越來越大，其承載的功能也越來越全，涵蓋了供排水、燃氣、電力、供熱、網絡電視及通信等，涉及深基坑、管廊結構、防水工程、機電安裝、“海綿城市”等施工內容，施工工藝齊全、復雜[1-4]。

綜合管廊將來作為保障城市正常運行的重要基礎設施，是一座城市的“生命線”。BIM技術作為一項新興的信息化施工技術，也在綜合管廊工程的應用中顯得格外重要和突出。

本文著重介紹綜合管廊和BIM技術這2項政府部門正在極力推廣應用的新技術的有機結合，其中，BIM技術在提高綜合管廊工程施工管理水平，優化施工方案，解決技術難點，控制工期和工程成本等方面取得了良好效果。同時，總結出了一套適用于綜合管廊施工的BIM應用體系，也為今后類似項目提供技術借鑒，推進綠色施工發展。

1 工程概況

1.1 建設概況

臨港水蕓路（B1—B7）新建暨綜合管廊實施工程位于上海南匯新城主城區，工程范圍西起B1路（海港大道），東至B7路（南港大道），紅線寬度29 m，全長約1.33 km，規劃等級為城市支路。海綿城市設計主要是結合道路工程、綠化工程和排水工程設計方案，設計低影響開發設施，對道路紅線范圍內的雨水進行控制。

1.2 綜合管廊概況

綜合管廊位于水蕓路機動車道下方，長度約1.12 km，標準段管廊外包尺寸為5.8 m×4.2 m，凈高3.5 m，屬于支線型綜合管廊（圖1）。采用單層雙艙斷面，分為綜合艙和燃氣艙。

其中綜合艙凈寬3.2 m，入艙管線為給水（DN300 mm）、預留直飲/再生水管、信息（27孔）、10 kV電力（20回）、自用通信及電力線位；燃氣艙艙凈寬1.6 m，入艙管線為DN200 mm燃氣管（中壓）。管廊內采用預埋滑槽安裝技術的鍍鋅鋼支、吊架系統。道路段綜合管廊埋深5.7～6.5 m，過河段綜合管廊和地下通道連接處埋深約11 m。

圖1 綜合管廊平面圖示意

2 項目特點及難點

1）綜合管廊項目專業多，管道設備錯綜復雜。如果采用以往的作業方式（二維藍圖交互、交底、審核），不僅工作量巨大，而且圖紙錯誤非常多，導致施工前無法發現，若造成返工，將導致成本增加，并延誤工期，所以只有通過3D虛擬、4D模擬、碰撞檢查，才能提前快速發現問題，整體控制項目實施風險。

2）本工程管廊艙內有給水管、預留直飲/再生水管、信息管、電力管、燃氣管、自用通信及電力線位等需要施工，涉及專業安裝單位多，在空間較小的管廊艙內交叉施工比較困難。

3）項目工期緊張，如何在較短的工期內完成項目的施工并交付運營，對項目參與的任何一方都具有極大的挑戰。有效控制工期的途徑是更少的變更、更少的重復工作、更高效的協調和更高的生產效率。通過BIM技術結合4D模擬，可以有效地縮短工期，降低資金壓力，控制財務成本支出。

4）工程涉及的分支專業（系統）多、實施參與方多，從而導致工程信息量大，給各專業之間的協同及溝通造成困難，因此我們利用BIM協同平臺來解決此類問題。項目參與各方在統一的信息共享平臺、統一的BIM數據庫系統、統一的流程框架下進行作業，才能高效協同。

3 BIM技術應用情況

3.1 碰撞檢查

利用BIM技術進行碰撞檢查，發現碰撞點所對應的碰撞位置并及時解決，避免了后期施工過程的返工和維修問題，大大提高主體施工的效率及降低施工成本。

1）在施工之前，按照CAD圖紙運用Revit軟件建立項目建筑模型，并進行碰撞檢查，碰撞檢查分為專業間碰撞檢查及管線間的碰撞檢查。專業間的碰撞檢查主要包括土建專業之間（如混凝土與鋼構）、土建專業與機電專業之間（如檢查管道是否與主體結構發生沖突）、機電各專業間的軟、硬碰撞點檢查。

2）在對項目進行碰撞檢查時，要遵循如下檢查優先順序：進行土建碰撞檢查→進行設備內部各專業碰撞檢查→進行主體結構與機電專業碰撞檢查等→解決各專業間的交叉問題。

3）通過碰撞檢查，將發現的問題進行書面整理，及時通過建設方與設計聯系，共同解決碰撞問題。

3.2 基坑圍護施工

本工程基坑圍護（圖2）施工過程采用Revit建模，模型與現場施工相匹配（圖3）。利用BIM技術，可以直觀地看到基坑圍護結構的變形情況，即使是非專業基坑監測人員，也能通過模型看到基坑圍護的變形，實現基坑施工方案優化。在深化設計出來后，通過調整BIM模型來驗證深化設計是否具有使用功能，不僅能節省人力、物力、財力方面的消耗，更使后續基坑圍護施工順利進行。

圖2 基坑縱斷面示意

圖3 基坑平面圖與模型

3.3 主體結構施工

1）在繪制主體結構模型時（圖4、圖5），按圖紙預留洞口，精確定位，防止實際施工中出現漏留、錯留等問題，導致返工和修補，在保證結構質量的同時避免無謂的資金支出。結構模型完成后，通過漫游操作，讓模擬動畫人物通過管廊，跟隨動畫人物可以直觀地看到管廊內部，保證管廊結構的完整性，提前了解現場實施情況。

圖4 結構剖面示意

圖5 結構模型

2）采用BIM進度模型嚴格控制現場與模型相匹配（圖6），將計劃進度與實際進度作對比，三維可視化監控現場進度情況，模型先于現場，在模型中提前發現問題，避免現場施工出現問題，施工進度得以保證。

圖6 進度模型

3）管廊結構倒虹段在3D模型基礎上，運用動畫軟件將其制作成4D動畫模型（圖7），從河道圍堰、抽水填土、SMW工法樁施工地基加固水泥攪拌樁施工，到鋼筋混凝土圈梁支撐施工、挖土、倒虹段墊層、底板、墻、頂板施工，再到支撐拆除、回填土拔出型鋼，還原河道的整個施工過程。每個施工節點與相應施工工序相匹配，使施工過程一目了然，有利于現場施工，也便于后期施工管理。

圖7 倒虹段施工4D模擬

3.4 機電安裝施工

1）工程管線包含雨水、污水、給水、電力、電信、燃氣等幾大類。由于管線多而復雜，施工管線間的位置僅僅依靠圖紙進行交接，容易造成施工時出現管線碰撞點。所以利用BIM技術對管線進行綜合排布，為實現管線優化起到了至關重要的作用，同時也為后序機電施工省時省力（圖8）。除此之外，在會議討論解決問題時，配合機電模型，能夠準確地找出位置，及時解決問題。

圖8 污水管線優化示意

2）利用BIM完成管廊支架模型，由于管廊支架數量較多，通過BIM模型可以確定支架位置，排列好支架，并統計支架型號、數量，快而準地完成施工和預算。

3.5 場地布置

通過布置場地三維圖（圖9），將現場辦公室、鋼筋加工區、木工制作區、材料堆放區等展現得更為可視化、清晰化。利用Revit軟件中的族功能繪制場地布置中的現場辦公室、門衛、廁所、倉庫、鋼筋棚、材料堆放區等臨時設施，族繪制精確到尺寸，實際場布按照建模圖形施工，使場地布置標準規范，便于現場管理，施工現場采用全封閉圍擋。

圖9 場地布置模型

3.6 海綿工程施工

本工程實行海綿城市建設，充分利用雨水，實現循環利用。采用BIM技術對海綿城市設施進行優化調整，機非分隔帶內雨水花園蓄水、滲水量滿足海綿城市規劃目標要求，人行道透水鋪裝下敷設φ100 mm盲管，盲管開孔φ20 mm，間隔15 cm一個。利用BIM建模，事先模擬海綿工程的工作原理，了解雨水滲透過程，判斷其可實行性。從土層到“兩布一膜”，控制中砂層及礫石、穿孔滲管的施工質量，即控制了海綿工程的施工質量，從而實現海綿工程建設（圖10）。

圖10 海綿城市模型

3.7 協同管理平臺應用

本項目采用基于BIM的項目協同管理平臺，可以直接掛接國家清單定額算量規則，可以直接用于成本管理，落地性強。平臺自帶的數據庫功能非常強大，包含了成本定額、自動套用模板、構件庫等，在為項目成本控制提供強大的后臺數據支持的同時，依托同一個互聯網數據庫，根據不同的使用者開放不同的應用客戶端，使用更專業簡便。

管理平臺充分利用BIM技術和網絡技術，將各階段、各專業的BIM模型集成于統一的平臺上，項目各參建單位、項目部各部門間進行協同和共享，實現BIM在項目全生命周期中的有效應用。BIM項目協同管理平臺真正實現了一個模型、一組信息的多次利用，徹底改變了現有設計模型（圖11）。

圖11 BIM協同管理平臺

隨著工程進度的開展，協同管理平臺還將根據變更單、實際施工進度等其他資料對模型進行實時維護，保證云端模型的及時與準確，保證項目各相關人員可以隨時隨地查閱，調用最新、最準確的數據。在施工得以順利進行的同時，便于各方監管控制，實時了解施工情況，施工過程嚴謹而高效。

4 BIM技術實施效果

自工程開工以來，BIM技術做到實時跟蹤現場施工，經過一系列的操作，從整體建模、進度建模、4D模擬到協同管理平臺等，綜合管廊項目從開工的現場布置到工程完工，在BIM技術的輔助下，如期完成施工，沒有出現返工、大量修補、施工與設計不符等問題。現場得到實時監控，每道工序施工過程、管廊的各專業模型的細部都通過平臺傳達給施工管理人員、監理人員、建設單位。與此同時，利用BIM技術完成了管廊的效果圖，將靜態3D模型與動態4D模擬相結合，最終施工效果明顯，充分體現了BIM在綜合管廊上的應用價值。

5 結語

經過對BIM技術在綜合管廊上應用價值的一系列探索與研究，綜合管廊項目施工圓滿結束。在BIM技術的輔助下，利用三維、四維的立體效果提前預知現場施工結果，最大化解決了實際施工過程中施工延期、超預算、方案優化等問題。最終不僅完成了工程預期目標，而且取得的成果獲得了項目參建各方的一致認同。通過綜合管廊項目上的BIM技術應用研究，總結出一套適用于綜合管廊的施工工藝，在把本項目打造成精品工程、優質工程的同時，也為今后類似項目提供借鑒。