基于BIM技術的綜合管廊設計施工一體化研究

陳明建

（廈門市政管廊投資管理有限公司，福建廈門361000）

0 引言

綜合管廊設計對于我國的城市建設來說是一個新的發(fā)展路徑。對之前的城市發(fā)展來說，只是基于方便快捷的城市建設做出設計，但是隨著城市化的日益發(fā)展，為了提高城市科學化和美觀，綜合管廊設計逐漸成為城市施工建設的重要發(fā)展模式，它對于改善城市環(huán)境建設發(fā)展有著重要的意義。同時，傳統(tǒng)的建筑方式已經(jīng)滿足不了城市建設的需求，綜合管廊設計的方法被眾多城市建設者提及，城市地下綜合管廊得到了深入的發(fā)展。但是對于傳統(tǒng)的管廊設計來說，還是存在許多不足，因此設計者逐漸把目光轉向BIM 技術在管廊設計中的應用，并形成BIM 技術集合城市地下綜合管廊設計的一體化發(fā)展，進一步提高設計施工的協(xié)同性。

1 綜合管廊設計施工一體化協(xié)同性問題研究

1.1 綜合管廊設計各專業(yè)協(xié)同問題分析

簡單來說，綜合管廊主要是針對城市的電力、供水、通信、燃氣、熱力等多方面的市政通道，都是建設在地下空間里面，形成科學的、系統(tǒng)的城市化地下基礎設施。但是，因為綜合管廊設計所覆蓋的模塊比較復雜，為了各方面都能達成標準建設，需要建設者一開始就能預測建設過程中可能出現(xiàn)的問題。在傳統(tǒng)的管廊設計的過程中，因為涉及的專業(yè)較多，建筑施工的周期比較長，技術的難度大，就會導致在施工的過程中暴露出一些問題。所以，為了避免出現(xiàn)同樣的失誤，在管廊建設的第一步，也就是設計過程中，需要著重分析綜合管廊各方面關系因素，比如專業(yè)的協(xié)同，信息的流通等問題[1]。

綜合管廊設計主要包含兩個方面：第一，綜合管廊廊體設計；第二，管線入廊設計。在傳統(tǒng)的建筑模式中，這兩方面的結構和設計過程中，很容易發(fā)生分裂的現(xiàn)象，在傳遞信息的過程中很難形成綜合的信息模塊，就沒有辦法保證各專業(yè)的協(xié)同性。所以，在管廊設計的第一步，就要保證所有專業(yè)的設計不能出現(xiàn)沖突，建筑設計和機電設備（MEP）設計都要進行全方位的協(xié)調。所以，在這個過程中，為了保證設計和施工過程中的全面進行，能夠順利開展下一步的工作，就需要設計部門對管廊進行全方位的勘察和檢測，才能夠保證最后設計方案的效果[2]。

傳統(tǒng)的綜合管廊設計主要分為三個專業(yè)方向，包括建筑專業(yè)、結構專業(yè)和機電設備（MEP）專業(yè)。首先通過對管廊設計方案進行選取，方案主要包括管廊建筑專業(yè)、管廊結構專業(yè)以及管廊機電設備專業(yè)三個方面的數(shù)據(jù)。如果在方案設計這一步能夠達到設計的標準，那么接著就要對管廊的平、立、剖面設計；結構設計以及電力、通信、排暖三方面進行專業(yè)上的整合。對于這三個專業(yè)上的整合是對于整個管廊設計的綜合數(shù)據(jù)匯總，如果能夠滿足設計的需求，實現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)調，那么就需要設計出管廊的建筑施工圖、結構施工圖和機電設備（MEP）施工圖，最后，進行最終的施工圖審核，審核通過后才能夠出圖存檔。整個流程分為三步審核，從初步審核到最終審核都需要對各方面進行協(xié)調打磨。

傳統(tǒng)管廊設計模式下，建筑專業(yè)、結構專業(yè)和機電設備（MEP）專業(yè)三方面的設計都很分離，流程比較簡單，但是問題就在于每一條數(shù)據(jù)的流通都是單一的縱向流通。各專業(yè)之間的設計和數(shù)據(jù)是沒有交流的，只有在最終的施工審核環(huán)節(jié)才會進行匯總。

但是根據(jù)施工過程中的實際操作，管廊的設計需要機電設備提供入廊管線的信息數(shù)據(jù)，才能對標準的斷面尺寸和分艙方式進行調整，同時還需要各個節(jié)點建立在標準段設計的基礎之上，這就需要入廊管線的數(shù)據(jù)參與。如果這一流程當中出現(xiàn)了設計沖突，那么另外兩個方面的設計都需要進行修改[3]。

1.2 綜合管廊設計單位與施工單位銜接問題

綜合管廊設計施工主要是將設計的理念轉變?yōu)榻ㄖ嶓w的一個過程。但是按照傳統(tǒng)的管廊設計方式流程來說，施工階段和設計階段兩者唯一銜接的通道是在設計交付的時候，并且這個信息交付的過程是通過二維平面CAD 圖紙作為媒介傳遞，設計信息到設計成果只是單方面的流通[3]。這種設計的流程就會影響在設計階段出現(xiàn)的設計問題在初步審核的過程中不能及時的改正，進一步影響建設施工的進程，增加管廊工程的建設成本[4]。

第一，在管廊設計的初期，設計人員缺乏足夠的施工經(jīng)驗，這就造成設計出來的方案中所包含的信息只是單方面的傳輸，使得設計可施工性降低。并且這些問題在設計初期是不會暴露出來的，只有在施工單位進行施工實際操作的時候才能夠被發(fā)現(xiàn)，這就會耗費大量的人力物力和財力。

第二，設計和施工兩個單位是分離狀態(tài)。兩個單位之間的信息傳遞主要是通過平面的二維施工圖紙進行信息傳遞，這就導致施工的過程中，不能夠為施工人員展示出立體全面的效果，導致信息傳輸存在割裂。

第三，施工操作具有滯后性。因為施工的開展需要依靠圖紙，但是只有在圖紙設計完成后才能夠交給施工的單位，在這個過程中，很大的程度就會出現(xiàn)施工方需要耗費大量的時間理解設計圖紙，并且還會存在信息傳遞錯誤的問題。

2 基于BIM 技術的管廊設計施工一體化優(yōu)化模式研究

2.1 基于BIM 技術的設計協(xié)同性優(yōu)化模式

建筑設計的協(xié)同性優(yōu)化主要是針對設計單位內部的各個設計專業(yè)和相關設計人員之間的設計鏈接，要建立實時共享的信息數(shù)據(jù)交流、多專業(yè)共同寫作的工作平臺。這能夠解決在設計環(huán)節(jié)各個專業(yè)關聯(lián)性不足的問題。通過對綜合管廊BIM 設計的進度，各個專業(yè)之間可用調取中心數(shù)據(jù)文件的方式找到自己所需要的信息數(shù)據(jù)，這樣就能夠解決各個專業(yè)信息匯總僵化、單方面的問題。

基于BIM 技術的綜合管廊設計模式中，管廊設計所涉及的三個專業(yè)，建筑專業(yè)、結構專業(yè)以及機電設備（MEP）專業(yè)之間的聯(lián)系會更加緊密，三者之間的信息采取同步共享的方式，與綜合管廊中心文件中的數(shù)據(jù)形成雙向的流通，專業(yè)之間形成了相互協(xié)調的數(shù)據(jù)傳遞通道和系統(tǒng)機制，這樣設計部門在管理設計的成果的時候，BIM 技術下的管廊設計模型也會隨之建立，一旦審核通過，就會審驗出圖，這個流程就是典型的基于BIM 技術下的綜合管廊設計的流程，能夠幫助解決施工—設計過程中信息單方面?zhèn)鬏數(shù)膯栴}。

2.2 基于BIM 技術的管廊設計施工協(xié)同性優(yōu)化模式

施工協(xié)同性是指在項目設計初期一直到項目建設施工的整個過程中，施工管理部門人員對整個過程中的數(shù)據(jù)進行處理，并且建立起各單位之間的信息互通，實現(xiàn)施工管理的協(xié)同效率的提升。不管是哪一種施工項目，綜合管廊工程的施工流程是建設項目中周期持續(xù)最長、設計專業(yè)單位最多、參與人員最廣的施工項目，也就是說，施工過程中的問題直接關系到管廊工程建設的效率、進度以及成本質量的問題。

基于涉及單位復雜的因素，在綜合管廊設計的過程中，需要從設計初期建立BIM 綜合管廊模型，把這個模型交給施工單位，并且整個模型的設計過程中的設計信息進行交底，如果設計在施工的過程中產生了問題，也需要把問題反饋到BIM 綜合管廊的模型中。在設計單位進行修改完善之后，施工單位要建立起B(yǎng)IM綜合管廊的施工跟蹤模型，用來實現(xiàn)各單位對于管廊施工建設的監(jiān)管，實現(xiàn)實時跟蹤施工情況。

基于這一流程，BIM 技術在綜合管廊建設上的應用，改變傳統(tǒng)施工模式信息流通不暢的問題，并且整個參與建設的單位都可以通過BIM 信息模型進行信息交流和協(xié)同工作，實現(xiàn)了設計、施工、竣工驗收三部分的有機結合。對于施工過程中出現(xiàn)的問題也能夠進行實時性的溝通和預測，將綜合管廊涉及的各單位有效聯(lián)系起來，達到信息共享，有效工作的目的。

2.3 BIM 技術深化設計施工一體化優(yōu)化模式

傳統(tǒng)的管廊設計會導致施工和設計兩部分分離的情況，利用BIM 設計創(chuàng)建出來的綜合管廊的信息模型能夠為設計到施工這個流程提供信息交流的通道。傳統(tǒng)的模型中，設計到施工是單方面的流通，但是BIM 技術下建立起來的管廊信息模型形成了設計和施工的信息雙向傳遞。借助BIM 技術形成的三維立體模型，施工單位能夠更加清楚認識到設計單位的設計理念，實現(xiàn)溝通順暢。

基于BIM 技術的管廊設計—施工銜接的模式，是利用設計單位的綜合管廊BIM 文件作為溝通的中心媒介傳遞的，這樣就能夠實現(xiàn)“設計—施工”信息的無縫連接[4]。每個單位的每個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)都不再是單方面的傳遞，而是通過BIM 模型實現(xiàn)了設計和施工的有效協(xié)調，把設計環(huán)節(jié)到施工環(huán)節(jié)的連接變得更為緊密，不僅能夠使得施工人員對設計模型理解得更加全面，也能夠提高施工的效率。

3 結語

為了解決綜合管廊設計過程中一直存在施工和設計兩環(huán)節(jié)分離的現(xiàn)象，設計出了基于BIM 技術的綜合管廊設計模型，這一技術的應用能夠打破設計到施工之間的壁壘，實現(xiàn)了設計到施工之間的一體化模式。

建立起了設計協(xié)同優(yōu)化模式、施工協(xié)同優(yōu)化模式以及設計—施工銜接的模式。基于BIM 技術的綜合管廊設計，從設計本身，施工本身以及設計—施工過程中給予更多優(yōu)化，為實際施工的操作帶來更加詳細、可具有操作性的設計方式，對管廊設計工程具有一定的參考意義。