BIM 技術在城鎮燃氣管道工程中的應用

張風桃，李志軍

（北京優奈特燃氣工程技術有限公司，北京100023）

1 引言

國家統計局提供的相關數據顯示，截至2019 年，我國城鎮地區常住人口數量達到84 843 萬人，城鎮人口在總人口中所占的比重，即城鎮化率達到60.60%。以此為背景，各類城鎮建設項目飛速發展，對市政配套基礎設施也提出了許多新的要求。在城鎮燃氣管道建設中，BIM 技術的應用能夠提升管道工程規劃、設計和施工的合理性，保證良好的施工效果，將燃氣管道的功能和作用切實發揮出來，規避管道運行中的各類安全隱患。

2 BIM 技術概述

BIM 技術指建筑信息模型，對比傳統的CAD 技術，由BIM 技術構建的模型的維度更多，技術人員可以從不同的視點和角度對模型進行觀察、分析與操作，更加貼近現實，因此，也能更好地把握建筑工程施工建設中可能出現的問題，做好相應的防范和應對。

3 BIM 技術在城鎮燃氣管道工程中的應用

BIM 技術在燃氣行業的應用是大勢所趨。城鎮燃氣工程主要包含門站、儲配站等各類場站工程、燃氣管道工程等。

3.1 碰撞檢測

管線碰撞檢測可以借助Revit 或Navisworks 軟件實現，相比較而言，前者給出的報告比較簡單，后者得到的報告更加清晰，也可以給出具體的碰撞位置圖片，因此更加常用。在以往的工程項目規劃中，城鎮燃氣管道的設計都是由具備相關資質的燃氣公司進行，但是因為缺乏與其他市政部門之間的溝通交流，可能會引發相應的專業交叉或者碰撞問題，而基于BIM 技術的管道碰撞檢測，能夠對不同專業之間的協同設計和施工問題進行解決，提高設計的合理性，避免設計變更。

3.2 虛擬施工

通過在BIM 三維模型中引入時間維度，可以得到相應的子模型，模擬燃氣管道施工的動態過程，提前檢驗施工技術與施工計劃的合理性，做好及時的調整與優化，保證工程的施工效果。BIM 技術的4D 虛擬施工技術能夠實現對工程難度的有效控制，具體來講，就是通過制定詳細施工進度表的方式對各個階段施工的時間節點進行明確，幫助燃氣管道工程的參與方在項目實施前，及時發現存在的問題和不足，借助優化模型為現場施工提供指導。

3.3 全生命周期應用

BIM 技術在城鎮燃氣管道工程中的應用應涵蓋工程的全生命周期，包括設計、施工、運維、改造以及拆除等環節。而在每一個階段，技術人員都可以利用BIM 技術對模型總的信息進行提取、修改和更新。這里主要針對運維階段存在的問題和應對策略進行分析[1]。

3.3.1 存在問題

燃氣管道的運營安全與城鎮居民的日常生活密切相關，從目前來看，大部分城鎮燃氣管道工程的管理都集中在設計和施工階段。在欠缺管道運營維護觀念的情況下，經常出現燃氣管道堵塞、腐蝕、滲漏等問題，還可能會因為道路施工等因素引發管道的外力破壞，影響管道的正常使用。另外，燃氣管道信息泄露問題同樣十分嚴重，燃氣管道深埋于地下，屬于隱蔽性工程，工程說明和竣工圖紙對后期的運維工作意義重大。但是很多情況下，城鎮燃氣管道工程的竣工資料依然采用紙媒的形式，保存難度大，容易丟失，給后期的運維工作帶來很大的不便。

3.3.2 應對策略

將BIM 技術應用到城鎮燃氣管道運營維護中，能夠對上述問題進行解決：

1）BIM 模型中涵蓋了燃氣管道工程設計施工階段的所有信息，保證了信息的完整性和連續性，項目參與方可以根據自身需求隨時調取工程信息，從源頭上對傳統紙質資料或者竣工圖紙丟失問題進行規避和解決。

2）以BIM 技術為支撐，可以實現對模型參數的及時更新，還能在模型中對每一次維護的相關數據進行記錄，推動模型的不斷完善，解決以往資料管理中存在的信息分散問題，也可以避免信息混亂造成的誤導。

3）BIM 技術所具備的可視化特征，使工作人員能夠利用三維模型更加直觀地分析可能存在的問題，對出現問題的設備和管段進行精準定位，找出問題的原因，并采取有效措施對問題進行處理。

3.4 其他問題

3.4.1 圖紙問題檢查

利用BIM 技術進行基礎建模的過程也是進行圖紙會審的過程，在建模過程中，利用BIM 模型三維可視化的特點可以排查出圖紙中存在的設計錯誤和管線排布不合理的情況，并提交設計院進行處理。通過BIM 技術配合圖紙會審，可以使各參建單位特別是施工單位提前熟悉設計圖紙，領會圖紙的設計意圖，了解工程特點和施工難點，將后期在施工過程中可能出現的問題提前進行解決，提前發現可能的變更項，為變更做準備。利用三維模型對設計圖紙進行錯誤、漏項、碰撞、缺項的檢查，一方面優化了圖紙信息，另一方面提高了施工效率，減少了工程返工現象的發生。

3.4.2 碰撞檢查及優化設計

利用BIM 技術三維可視化特點，可以檢查燃氣管線與雨污管線、電力通信等其他建構物之間是否存在碰撞點并分析碰撞的原因，與設計方溝通，提出解決方案，避免在施工過程中出現工程返工。

3.4.3 凈高檢查

在完成管線及建筑結構的模型創建后，可以進行凈高檢查模擬，列出凈高不足的部位，并分析凈高不滿足的原因，與設計方溝通協商，確定解決方案，以獲得好的觀感。

3.4.4 通過性檢查

通過三維漫游，參照設計的運輸路徑，可以模擬設備進場的運輸過程，進行設備通過性檢查。為設備進入安裝位置預留的運輸路徑提供依據，避免出現工程返工。

3.4.5 可視化技術交底

對于管線綜合施工中的復雜節點，管線布置密集，利用二維剖面視圖和三維視圖，可以做多個剖面及多個三維視點，模擬實際的管線安裝情況，方便施工人員查看各專業管線的標高及布局情況。將二維圖紙與三維模型結合查看，更加方便施工人員理解設計意圖和實際操作，避免理解錯誤造成的工程施工錯誤[2]。

4 BIM 技術在城鎮燃氣工程中的深度應用趨勢

4.1 BIM 與云計算

基于云計算強大的計算功能，BIM 技術可以與云計算進行集成應用，將BIM 城鎮燃氣工程應用中計算量大且復雜的工作轉移到云端，以提升計算效率。

4.2 BIM 與智能型全站儀

BIM 與智能型全站儀集成應用，是通過對軟件、硬件進行整合，將BIM 模型帶入施工現場，利用模型的三維空間坐標數據驅動智能型全站儀進行測量，提高了燃氣工程中的測量精度。

4.3 BIM 與GIS

BIM 與GIS 集成應用，是通過數據集成、系統集成或應用集成來實現，可在BIM 應用中集成GIS，也可在GIS 應用中集成BIM，提升城鎮燃氣工程的智慧化水平。

4.4 BIM 與CIM

BIM 與CIM（城市信息模型）平臺的融合，使微觀領域的BIM 城鎮燃氣領域信息與宏觀城市領域的CIM 信息實現交換和互操作，提升了BIM 應用深度，將BIM 的應用從燃氣單體延伸到建筑群甚至智慧城市級水平。

5 結語

在城鎮燃氣管道工程的施工建設中，涉及內容眾多，容易出現與其他市政工程交叉施工的問題，要切實保障工程的施工進度和效果，可以將BIM 技術引入其中，借助相應的BIM 三維可視化模型，完成燃氣管道碰撞檢測、虛擬施工以及運營維護工作，做好不同專業和作業環節的協調，以此保證燃氣管道工程建設和運營的效果，為城鎮居民的生產生活提供便利。