BIM 技術(shù)在城市地下綜合管廊施工中的應(yīng)用

趙曉燕

（云南航都綜合開(kāi)發(fā)有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

城市綜合管廊是城市發(fā)展過(guò)程中，集中敷設(shè)市政管線(xiàn)的公共隧道，是對(duì)城市各類(lèi)管線(xiàn)進(jìn)行綜合維護(hù)保養(yǎng)的重要場(chǎng)所，能夠?qū)鹘y(tǒng)的管線(xiàn)敷設(shè)問(wèn)題進(jìn)行良好解決，是構(gòu)成城市合理運(yùn)營(yíng)的重要基礎(chǔ)性設(shè)施。近些年的BIM 技術(shù)正在快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了工程項(xiàng)目管理的科學(xué)化、流程化發(fā)展，也為城市市政工程項(xiàng)目管理提供一定的借鑒。本次研究以瑞麗市瑞麗大道至畹町WD45號(hào)路的地下綜合管廊項(xiàng)目為例，對(duì)相關(guān)理論基礎(chǔ)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，重點(diǎn)分析了BIM 技術(shù)在綜合管廊施工中的具體應(yīng)用。

1 城市地下綜合管廊的基本概述

對(duì)于城市地下綜合管廊而言，因受到內(nèi)部空間局限和不可視化的影響，使得施工處于較大難度水平，一旦發(fā)生故障很容易造成一系列的不良反應(yīng)。加之，此種工程項(xiàng)目的管線(xiàn)多且密、施工單位過(guò)多、施工時(shí)間較長(zhǎng)，傳統(tǒng)施工技術(shù)無(wú)法對(duì)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行密切的管理和控制，易引發(fā)各類(lèi)問(wèn)題。將BIM 技術(shù)引入其中，可為地下綜合管廊施工制定合理的方案，并發(fā)揮出實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用，不僅可以降低施工的難度，也可以從源頭上降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2 BIM 施工技術(shù)概述

BIM 技術(shù)是將各種數(shù)據(jù)內(nèi)容作為基礎(chǔ)，以3D 立體化的建筑模型為主要的手段，突出了可視化模型特征，讓建筑信息的準(zhǔn)確性得到了有效提升，將其應(yīng)用在建筑工程項(xiàng)目當(dāng)中，可為各個(gè)參與方提供有效的合作平臺(tái)[2]。BIM 技術(shù)經(jīng)過(guò)一定的發(fā)展，已經(jīng)形成了多種功功能，相關(guān)軟件的應(yīng)用也會(huì)依據(jù)功能的不同細(xì)分出多項(xiàng)內(nèi)容，如核心建模軟件、施工管理類(lèi)軟件以及文件分享和協(xié)同軟件等。與傳統(tǒng)的制圖軟件相比，BIM 技術(shù)所使用的各類(lèi)軟件具備更多樣化的功能，不僅可以提供一定的信息說(shuō)明，同時(shí)也可賦予相應(yīng)的量值，為項(xiàng)目提供更好的服務(wù)[3]。在實(shí)際的應(yīng)用中，專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員可依據(jù)不同的目的，實(shí)現(xiàn)不同軟件的整合，將二維化的模型轉(zhuǎn)化為可視性的三維模型，通過(guò)此種方式展示具體的設(shè)計(jì)與模擬成果，為施工提供科學(xué)、有效的指導(dǎo)，在提升施工質(zhì)量、效率方面發(fā)揮出重要價(jià)值。

3 BIM 技術(shù)在城市地下綜合管廊施工中的應(yīng)用

3.1 工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本次地下綜合管廊施工項(xiàng)目主要位于瑞麗市，該標(biāo)段為瑞麗大道至畹町WD45 號(hào)路（圖1），全長(zhǎng)為15.64km，總投資約為11.17 億元人民幣。該項(xiàng)目建設(shè)的城市綜合管廊需在沿線(xiàn)穿（跨）越較多的障礙物，包括瑞麗江、排水箱涵、現(xiàn)狀鐵路等。項(xiàng)目以綜合管廊的全局規(guī)劃作為基礎(chǔ)，對(duì)控制中心、變電所以及消防泵所進(jìn)行科學(xué)選址。此次項(xiàng)目將BIM 技術(shù)充分應(yīng)用其中，并積極采取了多項(xiàng)節(jié)能環(huán)保的措施，實(shí)現(xiàn)了建筑與生態(tài)空間良好融合。

圖1 地下綜合管廊施工

3.2 施工設(shè)計(jì)階段

3.2.1 各專(zhuān)業(yè)模型構(gòu)建

在開(kāi)展正式施工工作之前，需以工程項(xiàng)目的實(shí)際情況為主要依據(jù)，將BIM 建模技術(shù)引入地下綜合管廊的設(shè)計(jì)階段，一般是利用Revit 軟件完成相關(guān)的建模工作。具體而言建模的范圍包括基槽、靜壓鋼板樁、管廊主體結(jié)構(gòu)、構(gòu)筑物鋼筋體系等，并且要達(dá)到BIM 模型深度所劃分的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（LOD300 級(jí)），讓整個(gè)模型的構(gòu)建都可為后續(xù)的施工提供有效的指導(dǎo)。

3.2.2 碰撞檢測(cè)與優(yōu)化

碰撞檢測(cè)一般是將Revit 和Navisworks 兩個(gè)軟件作為主要的測(cè)試依據(jù)，以此種檢測(cè)方式地下管線(xiàn)中的機(jī)電設(shè)備與結(jié)構(gòu)之間的碰撞問(wèn)題實(shí)施檢測(cè)，形成可為后續(xù)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)的相關(guān)分析報(bào)告，讓施工設(shè)計(jì)可得到科學(xué)的調(diào)整與優(yōu)化。此外，綜合管廊中的管線(xiàn)穿插較為頻繁，管線(xiàn)標(biāo)高人容易受到碰撞問(wèn)題的現(xiàn)象，而B(niǎo)IM技術(shù)可以輔助查看支管信息，并對(duì)管道間的距離進(jìn)行精確測(cè)量，獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。碰撞檢測(cè)不僅具有極大的針對(duì)性，還能為整個(gè)施工項(xiàng)目的效率提升提供足夠的依據(jù)。將BIM 中心文件作為基礎(chǔ)，形成設(shè)計(jì)與施工的一體化模型，經(jīng)過(guò)一定的檢測(cè)與優(yōu)化之后，可讓二者之間形成為無(wú)縫連接的良好態(tài)勢(shì)，讓設(shè)計(jì)與施工的關(guān)系從原先的單向化、不可逆性，朝著流動(dòng)化、靈活性的方向發(fā)展，不斷加深設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)環(huán)節(jié)的融合，讓設(shè)計(jì)可執(zhí)行性得到了很大的提升。

3.2.3 清拆檢查

傳統(tǒng)的二維建筑內(nèi)部參數(shù)信息已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足狹長(zhǎng)管廊內(nèi)部?jī)艨铡z修通道等空間設(shè)計(jì)的有效計(jì)算，因此需要將BIM 技術(shù)中的Revit 軟件作為檢查的重要方式，通過(guò)完善管廊模型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市綜合管廊內(nèi)部空間檢修。此外還要將VR 技術(shù)引入其中，以綜合艙BIM 模型為底，實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)與VR 設(shè)備的無(wú)縫連接，讓施工人員以第一視角漫游或第三人行走的模式，對(duì)管廊內(nèi)部結(jié)構(gòu)與管道之間的空間關(guān)系進(jìn)行熟悉，便于檢查和校核工作的實(shí)施，方便提早制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)預(yù)案。

3.3 施工準(zhǔn)備階段

3.3.1 施工場(chǎng)地的布置

將BIM 模型融入現(xiàn)場(chǎng)平面布置的相應(yīng)設(shè)計(jì)中，可將完善的信息數(shù)據(jù)錄入其中，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行明確和復(fù)核，可選出最佳的平面布置的設(shè)計(jì)方案，為后續(xù)施工提供良好基礎(chǔ)。在開(kāi)展具體施工之前，一般需要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行合理布置，包括著場(chǎng)地布局、設(shè)施布設(shè)等相關(guān)內(nèi)容。傳統(tǒng)的施工場(chǎng)地布設(shè)大多為二維布設(shè)方式，由平面圖紙?jiān)O(shè)計(jì)作為主要的依據(jù)。而B(niǎo)IM 技術(shù)的引入，可將二維化的場(chǎng)地布置轉(zhuǎn)換三維化的模型構(gòu)建，為施工現(xiàn)場(chǎng)的布局和設(shè)施的布置與安裝提供一個(gè)可視化的模型信息。BIM 施工現(xiàn)場(chǎng)模型布置需以現(xiàn)場(chǎng)的基本情況和各區(qū)域的布置要求為基礎(chǔ)，形成相應(yīng)的模型，然后通過(guò)可視化的模型對(duì)場(chǎng)地的區(qū)域布局、道路設(shè)計(jì)、管線(xiàn)布置以及設(shè)施布設(shè)等進(jìn)行對(duì)比和調(diào)整，將其提供給相關(guān)方并生成場(chǎng)地布置平面圖和明細(xì)表。通過(guò)此種方式，可發(fā)揮出較好的指導(dǎo)性作用，盡可能地減少材料的二次搬運(yùn)，并提升了臨時(shí)用地的使用率，在提升運(yùn)輸效率方面也可發(fā)揮出重要作用。

3.3.2 施工方案的模擬

在開(kāi)展地下綜合管廊的施工過(guò)程中，不同施工階段的包含的各種因素都處于時(shí)刻變化的過(guò)程中，因此也會(huì)呈現(xiàn)出不同的施工特點(diǎn)。面對(duì)此種情況，如何選擇合適的施工方案成為具體施工之前格外關(guān)注的問(wèn)題。將BIM 技術(shù)引入其中，可將其作為輔助技術(shù)，將專(zhuān)項(xiàng)的施工方案作為基礎(chǔ)，對(duì)BIM 模型的可視化特征進(jìn)行充分利用，通過(guò)方案模擬的方式，將其中的各類(lèi)信息都直觀地展示給相關(guān)人員，為其決策提供較為科學(xué)的依據(jù)。在具體的實(shí)時(shí)過(guò)程中，可依據(jù)實(shí)際施工工序形成施工動(dòng)畫(huà)，將其與各類(lèi)資源的配置計(jì)劃有機(jī)的關(guān)聯(lián)在一起，通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬的方式對(duì)實(shí)際的施工方案進(jìn)行調(diào)整，并向相關(guān)方提供數(shù)據(jù)分析的報(bào)告和優(yōu)化的方案。利用此種方式，可對(duì)方案的可執(zhí)行性和有效性進(jìn)行有效的檢驗(yàn)，對(duì)整個(gè)工程手續(xù)的施工進(jìn)度和施工效率都會(huì)產(chǎn)生較好的保障。

3.3.3 生成施工圖

將工程項(xiàng)目的施工計(jì)劃和施工方案作為依據(jù)，對(duì)BIM 進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化和深化，得到級(jí)別更高的BIM模型（LOD350 級(jí)），其中包含著工程的實(shí)體信息，由相關(guān)的設(shè)計(jì)人員依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并與實(shí)際的施工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合在一起，對(duì)所形成的模型作進(jìn)一步的調(diào)整和優(yōu)化，經(jīng)過(guò)參建各方的審核之后，就可生成二維深化施工圖，為相關(guān)方提供相應(yīng)的指導(dǎo)。

3.4 具體施工階段

3.4.1 施工工程量的計(jì)算

BIM 技術(shù)可通過(guò)模擬的方式對(duì)實(shí)體的建筑模型進(jìn)行展示，同時(shí)也能對(duì)其實(shí)際的工程量進(jìn)行一定的計(jì)算。一般來(lái)說(shuō)，不同的BIM 模型可導(dǎo)出不同項(xiàng)目分項(xiàng)的工程量，同時(shí)是還可通過(guò)調(diào)整某個(gè)參數(shù)的方式實(shí)現(xiàn)局部的工程兩修改，不需要專(zhuān)門(mén)的工作人員對(duì)其進(jìn)行變更，就可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的調(diào)整。BIM 技術(shù)的應(yīng)用一方面可緩解設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)，另一方面也為后續(xù)的項(xiàng)目施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4.2 施工工期的管理

地下綜合管廊施工是城市化進(jìn)程不斷加快的重要產(chǎn)物，可發(fā)揮出環(huán)節(jié)擁堵交通的重要作用，對(duì)后續(xù)的市政管線(xiàn)施工產(chǎn)生直接性的影響，因此需要對(duì)其施工工期的控制進(jìn)行關(guān)注。將BIM 技術(shù)應(yīng)用在其中，可通過(guò)編制施工模擬動(dòng)畫(huà)的方式，對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)都進(jìn)行精確的劃分，以可視化的方式實(shí)現(xiàn)資源的合理配置。另外，還可將BIM 技術(shù)作為基礎(chǔ)，展開(kāi)虛擬化施工，并以此為依據(jù)對(duì)施工中可能會(huì)出現(xiàn)的各種問(wèn)題和后果進(jìn)行預(yù)判，針對(duì)影響施工進(jìn)度的問(wèn)題做好及時(shí)解決，避免對(duì)后續(xù)的施工產(chǎn)生不良影響。

3.4.3 施工材料的管理

地下綜合管廊施工的過(guò)程中會(huì)涉及大量的數(shù)據(jù)信息，將BIM 技術(shù)應(yīng)用在其中，可幫助相關(guān)技術(shù)人員更好地掌握相關(guān)的信息內(nèi)容。材料作為施工中的重要組成，物資采購(gòu)的合理性和科學(xué)性都是直接影響施工項(xiàng)目的重要內(nèi)容。BIM 技術(shù)的引入為物資管理部門(mén)提供了一定的技術(shù)支撐，將可視化的工程進(jìn)度數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，提升了物資采買(mǎi)和申領(lǐng)的科學(xué)性，最大限度地減少了資源的浪費(fèi)，同時(shí)也兼顧了成本方面的控制，彰顯出了重要的應(yīng)用價(jià)值。

3.4.4 施工成本的管理

BIM 技術(shù)的應(yīng)用可幫助施工項(xiàng)目減少不必要的成本支出，提高施工成本管控的質(zhì)量。在開(kāi)展施工的過(guò)程中，需要地下綜合管廊的相關(guān)數(shù)據(jù)資料都輸入至BIM模型中，然后將已經(jīng)計(jì)算出的工程量、材料價(jià)格等數(shù)據(jù)作為主要的依據(jù)，對(duì)本次項(xiàng)目的成本信息進(jìn)行計(jì)算。BIM 模型主要依靠模擬與仿真的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同方案的預(yù)算比對(duì)，一般是在保證施工質(zhì)量、滿(mǎn)足施工要求和進(jìn)度的同時(shí)，盡可能地選擇性?xún)r(jià)比最高的施工方案。對(duì)于地下綜合管廊的施工而言，其本身具有環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，在施工的過(guò)程中極易受到多種因素的影響，出現(xiàn)成本變更的可能性也比較高，因此也需要對(duì)成本變更的問(wèn)題進(jìn)行關(guān)注。將BIM 技術(shù)引入其中，可將變更的數(shù)據(jù)錄入模型當(dāng)中，計(jì)算出工程量和造價(jià)的變化，以此為依據(jù)提供給相關(guān)的施工單位，及時(shí)根據(jù)成本變動(dòng)作出相應(yīng)的施工調(diào)整，盡可能地避免出現(xiàn)預(yù)算超支的現(xiàn)象。

3.4.5 施工安全的管理

對(duì)于地下綜合管廊而言，其施工會(huì)與不同的單位和部門(mén)產(chǎn)生交叉性作業(yè)，這就導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境處于較為復(fù)雜的狀態(tài)當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)有多種設(shè)備同時(shí)工作，多類(lèi)施工人員同時(shí)工作等現(xiàn)象，在一定程度上加劇了施工安全隱患的出現(xiàn)概率。將BIM 技術(shù)應(yīng)用在綜合管廊的施工當(dāng)中，可形成智慧化的安全管理平臺(tái)，能夠?qū)⑹┕がF(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況作出有效的模擬，并以實(shí)際的施工需求作為主要依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)資源的合理化分配，盡可能地降低不同專(zhuān)業(yè)在施工過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的安全隱患問(wèn)題。此外，將RFID 技術(shù)應(yīng)用在管廊的綜合管理中，可發(fā)揮出實(shí)時(shí)監(jiān)控的重要作用，并在此種情況下將相關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容都快速的傳輸?shù)紹IM 模型中，將其與實(shí)際施工數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的對(duì)比之后就可發(fā)現(xiàn)其中的一些安全問(wèn)題，方便相關(guān)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況作出整體化的而分析，并對(duì)問(wèn)題及時(shí)作出預(yù)警，采取相應(yīng)的處理措施予以應(yīng)對(duì)，避免安全問(wèn)題的進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.5 竣工驗(yàn)收階段

BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目的竣工驗(yàn)收環(huán)節(jié)也發(fā)揮著非常重要的作用。項(xiàng)目完成施工之后，可與BIM 模型進(jìn)行一定的對(duì)比，通過(guò)此種方式尋找出二者存在的差異，并對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，及早督促相關(guān)單位做好處理，避免對(duì)整個(gè)綜合廊橋工程質(zhì)量和安全性造成不利影響。此外，BIM 技術(shù)可以與云平臺(tái)進(jìn)行有效的結(jié)合，會(huì)形成內(nèi)置施工關(guān)鍵信息的二維碼，只需要粘貼在相應(yīng)的區(qū)域，就可實(shí)現(xiàn)技術(shù)人員的直接掃描與查詢(xún)，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的預(yù)埋件位置進(jìn)行明確，方便開(kāi)展相關(guān)的檢查工作，讓整體的施工效果得以保障。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，BIM 技術(shù)已經(jīng)是我國(guó)建筑工程項(xiàng)目中的常用技術(shù)類(lèi)型，將其應(yīng)用在城市市政綜合管廊的建設(shè)施工當(dāng)中，可充分的發(fā)揮出BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，為城市綜合管廊的設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、施工以及竣工作出一定模擬與優(yōu)化，發(fā)揮出科學(xué)化、流程化的管理效果，降低施工的難度，并減少各類(lèi)問(wèn)題出現(xiàn)的概率，使市政工程項(xiàng)目施工更安全，更有效率。