BIM技術在城市綜合管廊項目中的應用

尚振科

摘要：目前，BIM技術在大型城市綜合管廊建設和運維管理中的應用越來越普遍。在城市現代化和信息化建設的背景下，建筑信息管理系統（BIM）技術是綜合管理和運維管理的必然趨勢，在實施BIM的過程中，首先要考慮模型，其次沒有科學的模式會導致技術很難提高，BIM技術的價值尤其取決于BIM的實施模式。因此，推動和探索BIM在城市綜合管廊中的應用，是當前城市綜合管廊建設面臨的主要問題。

關鍵詞：BIM技術;綜合管廊;應用

引言

近年來，隨著城市建設的不斷發展，城市地下基礎設施建設的滯后性越來越明顯，一些城市的管線網絡密集，影響了城市形象的提升;地下管線設施的改造、擴建、維護導致道路的反復開挖和擁堵，影響城市的發展和人民的生活。但管線設施進入管廊后，道路變得更干凈，城市形象得到改善。因此，綜合管廊建設是實現管線工程集約化、規范化管理的必要前提。

1概述

1.1綜合管廊的概念和特點

綜合管廊是指城市中心區集供熱、給排水、通信、電力、燃氣等管線于一體，并可供維修人員進出的隧道結構。綜合管廊工程是一個復雜的系統工程，具有工程環境復雜、專業管線多、運維配套附屬設施繁雜的特點，其綜合施工難度大，施工和維護的工作量增多也為BIM技術的應用創造了條件。

1.2綜合管廊建設的必然性分析

傳統的綜合管線敷設方法雖然施工簡單，單個工程投資少，工期短，易于實現，但也存在一些不足之處，多家報批、多家建設導致地下管線分散，缺乏整體設計，造成地下空間資源浪費，道路重復開挖影響道路交通，反而增加市政建設和維護成本;管線與外界接觸更多，導致城市美被城市蜘蛛網破壞，容易造成安全事故。綜合管廊采取一次性投資，同步建設，各方使用，多方受益，不僅克服現存模式弊端，而且在綜合成本上得到降低和控制。

1.3BIM技術的適用性分析

BIM技術是在提高建筑業生產效率的背景下發展起來的，是國內外建筑科學界和工程技術人員關注的焦點，信息模型的應用和管理也帶來了新的思路方法、技術、平臺和相關軟件。BIM具有可視化、協同化、仿真化、優化化、圖形化等特點，但目前在綜合管廊施工中的應用還處于探索階段，信息化水平較低。許多科研和施工單位都做了積極的嘗試，掌握了BIM技術，為決策、設計和施工提供了支持，實現了系統的優化，節約了成本，縮短了工期，取得了良好的經濟效益。創造了許多BIM技術成功應用的典范。

2綜合管廊的建設特點

城市綜合管廊（日本稱“共同溝”、中國臺灣稱“共同管道”）是指通過市政管道接收電力、通信、給排水、供熱的地下構筑物和附屬設施。隨著施工技術和安全技術的發展，越來越多的天然氣管線和污水管線也被納入綜合管廊中。

2.1容納管線眾多，綜合性強

據統計，我國地下管線種類繁多，設備所有人負責自己管線的施工和管理，沒有統一使用維護。在傳統的CAD圖形設計中，由于多個單元的參與，每個單元獨立完成設計，導致每個單元的管道設計結果無緊密聯系。因為原始設計是獨立進行的，在協調過程中使得工程之間的協調變得非常困難，不能充分暴露出管道間的沖突，會改變許多管道的施工結果，從而增加施工負擔，延誤工期。相反綜合管廊內可分倉容納各類管線設施，形成新型的城市地下綜合性管理系統。

2.2場地環境復雜，建設難度大

為了改善城市形象，解決城市擁堵問題，將建設高密度的城市交通道路，這些路段主要分布在中心城市和周邊地區，由于地表和地下空間開發利用強度大，綜合管廊實施應充分考慮場地的施工條件，從入廊管線的路徑設計，協調與周圍建筑物的關系入手，以保證綜合管廊和既有工程的安全。因為在管廊施工過程中開挖路面，會不可避免地造成交通中斷，從而影響人們的交通，增加了綜合管廊的施工難度。

2.3附屬設施多，提高維護性、安全性

除納入綜合管廊各類市政管線外，綜合管廊還設有照明系統、報警與誘導系統、通風系統、排水系統、供配電系統、監控系統等，以方便運行中管廊的維護和維修。一些高風險管線，如高壓管線和天然氣管道，也應增加消防系統等輔助設施來保證管廊內環境安全。綜合管廊內預留人員檢修通道，設置人員設備出入口和配套必要的保障設備設施，結合現代化智能監控附屬設施大大提高綜合管廊的維護性、安全性。

3 BIM技術在綜合管廊建設中的應用

3.1創建協同工作平臺

BIM技術能夠為集成綜合管廊創建一個三維數字信息模型，該模型提供有關集成綜合管廊的所有相關信息，如幾何尺寸、結構模型、管廊中的人員檢修通道、電力線纜及管廊運營配套的通風、排水、監控、通信等附屬機電設施。這些信息可以直接在綜合管廊模型中查看，并可作為信息共享的公共平臺。綜合管廊設計人員、施工人員和物業單位可以在各自的權限內提取、修改和輸入相關信息，這些信息將在模型中實時更新。

3.2隱蔽工程及復雜節點的三維展示

采用傳統CAD圖形設計方法的綜合管廊，在設計過程中更多地依賴于設計者的經驗和主觀判斷。由于BIM軟件具有強大的三維可視化功能，即便綜合管廊中隱藏著大量的市政管道工程及與各類市政管道接入口、分線口等復雜節點，設計者也可以在BIM三維可視的幫助下，能看到綜合管廊的各個截面和角度。如果模型足夠精確，則隱藏的工程和復雜節點會完全符合實際情況，從而大大提高了設計精度。

3.3優選施工方案

由于城市中心區管線分布廣泛，交通運輸繁忙，地下工程較多，施工難度大，所以應該盡快完成綜合管廊的施工。因此，選擇合理、科學、方便的施工方案是非常重要的。在進行施工方案的策劃時，由于施工方案的BIM仿真技術可以實現不同方案的可行性分析與設計效率之間的零成本比較，使得策劃人員可以提前發現施工方案中存在的安全隱患和沖突，從而優化施工方案。根據施工方案BIM仿真結果表明，施工人員可以選擇最佳方案，降低施工成本，節省施工時間。

3.4管線碰撞檢測

傳統的綜合管廊CAD設計方法表明，設計結果多為綜合管廊的平面和截面，其中每一個都是獨立設計的，沒有相關性，其他圖紙的信息需要手工更改。此外，在集成綜合管廊中有許多管道類型，導致會有許多不同專業的設計師。由于人員眾多，很難保證設計人員之間的充分協調，因此很容易出錯。BIM功能可用于提前確定管廊設計：需要建立建筑物和管廊的BIM模型，在管廊模型的管廊設計中使用了相應的軟件，并根據所建立的規則自動檢測管廊中各類管道之間的碰撞及管道與管廊附屬配套設施的沖突。BIM軟件也會自動給出修正方案，但對于重要的組件，構建和構建組件的設計會評估碰撞并提供修改結果。

3.5運維管理

進入綜合管廊后，運維管理已成為現階段的一項重要任務。BIM技術在運維階段的應用，使管理更加集成化、模塊化、可視化，大大提高了管理效率。管廊、電力線纜等其它各類入廊管線設施的日常物業管理大大降低了運營成本，提高了用戶滿意度。

3.5.1日常巡檢

通過集成BIM模型和管廊節點模型，管理者可以通過虛擬漫游的方式顯示廊道和設備的檢測過程，此外，BIM技術與管廊監控系統等智能系統相結合，可以實現對廊道和設備的實時監控。實現了對管廊的遠程監控和綜合管理，大大降低了人工成本。

3.5.2維護管理

通過建立綜合管廊模型，將設備制造商和相關設備的參數引入到模型中。設備維護計劃可以在管理平臺上根據操作標準和實際操作創建。一旦建立了管理平臺，當設備設施的一部分接近維護周期節點時，通過網絡或移動技術自動通知維修人員對設備設施進行維護，確保設備始終處于正常運行狀態。維護管理與監控檢測系統相結合，當管廊中各類管線設備設施在工作區域發生故障后，狀態自動校準到管廊的BIM模型，維護人員可以快速確定故障的位置和原因，及時排除故障。

3.5.3應急管理

監控系統一旦發現壞境異常，將異常發生的地點、時間、設備信息顯示在BIM模型中，為控制人員判定是否為事故以及事故等級提供準確依據，并迅速啟動應急預案和解決方案，從而減少事故處理時間降低事故損失。

結束語

從宏觀上看，BIM的實現是一項系統的工作。要想取得好的效果，必須從新工藝設計、強工藝協調、深服務三個方面抓好。現階段BIM在綜合管廊工程中尚處于初步探索應用時期，積極結合BIM的先進理念，從而研究和開發一種更高效、更經濟的城市管廊建設項目實施模式是當前市場所需。

參考文獻：

[1]汪志云.國內綜合管廊建設中存在的問題及解決思路[J].管線工程，2016，34（2）：126-130.

[2]劉斌全，張育錚，楊棋，王長雨.城市綜合管廊建設進程及其問題概述[J].市政工程，2017（9）：178-179.

[3]謝非，橫琴.市政綜合管廊 BIM 技術應用[J].專題報道，2015（11）： 25-59.