勘測BIM技術在綜合管廊項目中的應用探討

侯劉鎖 賈海鵬＊ 李根強

（深圳市勘察測繪院（集團）有限公司，廣東 深圳 518028）

隨著城市建設的發展，城市管線鋪設維修帶來的反復挖掘對城市管線的綜合管理提出了新要求。引入綜合管廊可以提升管線的綜合管理，一條管廊可以將電力、通信、給水、雨水、污水、燃氣等主要城市工程管線囊括[1]。《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》明確指出，在工程項目勘察中，推進基于BIM進行數值模擬、空間分析和可視化表達，研究構建支持異構數據和多種采集方式的工程勘察信息數據庫，實現工程勘察信息的有效傳遞和共享，指出在綜合管廊建設中大力推進BIM技術的應用。在綜合管理建設全生命周期中的應用BIM技術，通過BIM技術的數據共享，加強參建方的信息溝通，對提高工作效率具有現實意義。張昊[2]對BIM技術在管廊工程設計階段的應用進行研究，BIM技術對復雜節點、施工過程的模擬對現場有較強的指導作用。何冠男等[3]從BIM軟件平臺、標準建設等方面闡述了BIM在綜合管廊中的應用，提出了方案模擬、碰撞檢查與施工協同管理方面應用BIM的優勢。徐玉萍[4]從設計管理與施工管理兩方面闡述了BIM協同管理平臺在綜合管廊中應用的優點。房宇宏[5]基于工程管理角度在綜合管廊的設計、施工及運維階段應用BIM技術。文章從勘測BIM的規范體系、勘測BIM的精度、軟件平臺問題等方面進行研究，為后續勘測BIM技術在綜合管廊中的應用提供參考。

1 勘測BIM技術

勘測BIM模型包含了地表地理信息、地質體、地下已有管網模型、地下建構筑物模型，模型之間可以單獨應用，也可以集成應用。勘測BIM模型反映的對象除地表地理信息外均為地下不可見的實體，利用勘測BIM技術可以較好地模擬地下地質體、管網等，通過三維可視化有利于設計師理解地質條件，對于地基基礎的設計較為方便，設計所需的屬性信息均在模型中，可以實現協同設計和數據共享，建設方也可以根據模型掌握建設過程和進度，對管理的提升具有重要作用。

2 勘測BIM技術在管廊中的應用

2.1 勘測BIM技術在方案比選中的應用

通過勘測BIM技術的三維可視化分析，在方案設計階段，設計人員通過現場環境及管線的三維可視化展示，可以選擇有利的選線方案，規避重要管網及設施。結合三維地質體的分析可以綜合分析不同線路選擇的優劣勢，對地質構造、軟硬不良地質等的規避，大幅度提升了設計效率。

2.2 勘測BIM技術在施工方案選擇中的應用

城市綜合管廊需要穿過道路、建筑物等復雜環境。尤其是在人口密集的建成區，選擇明挖、暗挖均需要豐富的基礎數據作為支撐，支護方案的選擇是施工方案的重點。通過勘測BIM技術可視化分析、碰撞檢查、信息數據的綜合利用，不同專業的人員可以在設計階段有效協同工作，提升設計的精細化和適用性，減少施工過程中因環境因素或地質因素引起的變更和造價增加。

2.3 勘測BIM技術在施工過程中的應用

綜合管廊施工需要翔實的地質資料作為依據，尤其是暗挖隧道，對于開挖過程中硬質夾層、管線障礙等要求較高。采用勘測BIM技術在施工過程中可以實時指導現場施工，勘察技術人員后期服務可以應用勘測BIM技術進行技術交底、地質條件驗證等工作。利用三維模型交底能夠幫助現場作業人員更好地了解地質條件、不利地層的分布，對施工具有促進作用，勘測技術人員后期服務更便捷。

3 勘測BIM技術在綜合管廊中應用難點

3.1 標準體系的沖突

《市政工程勘察規范》（GJJ 56—2012）中未針對綜合管廊提出具體要求，廣東省省標《市政工程勘察規范》（征求意見稿）對管廊的勘察提出具體要求，初步勘察及詳細勘察勘探點均要求沿管廊中線投影進行布置。深圳市工程建設技術標準《深圳市地下綜合管廊工程技術規程》（SJG 32—2017）中規定初步勘察、詳細勘察宜沿綜合管廊外側交叉布置。

3.2 模型精度問題

現狀BIM交付均采用L100～L400的精度標準，在設計中采用LOD表達不同階段的精細度，但在勘測中不能用LOD劃分不同階段的精細度。勘測的建模思路與設計的建模思路相反，勘測模型的精細度取決于數據采集點的精度，數據采集點之間的數據通過差值擬合進行模擬，數據采集點越密集，模型的精準程度越接近[6]。

3.3 案例分析

排布孔建立三維地質體較為困難，外圍擴展只能是平推到外圍，使模型精確度無法保證。

以深圳某管廊項目為例，不同孔間距橫斷面對比如圖1所示。

圖1 不同孔間距橫斷面對比

由圖1可知，采用中軸線單排布設鉆孔形成的模型不準確，與三排孔及兩排孔建立的模型有差別，利用左右兩端的孔控制地層會造成管廊開挖段不完全合理，故建議采用三排孔布設方式，模型在指導后續開挖、支護設計等方面均可靠。

鉆孔間距25、50 m地質模型如圖2、圖3所示。

圖2 鉆孔間距25 m地質模型

圖3 鉆孔間距50 m地質模型

間距50 m鉆孔點間的面擬合出來接近水平面。50 m范圍內隨著中間鉆孔數據的增加，地層面出現了較大變化。

鉆孔間距15 m地質模型如圖4所示。

由圖4可知，隨著數據采集點的密度增加，地質模型的還原度逐漸增加。

深圳市工程建設技術標準《深圳市地下綜合管廊工程技術規程》（SJG 32—2017）中勘探點的間距如表1、表2所示。

表2 詳細勘察勘探點間距 單位：m

由案例分析可知，按照傳統規范進行布置，橫斷面單排孔無法實現模型三維化，縱斷面數據采集點超過50 m模型的精準度較差，難以指導設計和施工，對后續的成本控制困難，甚至誤導工程建設。

3.4 軟件平臺問題

BIM技術飛速發展，BIM國產化軟件也有了較大提升，涌現出較多基于BIM和GIS技術的綜合管理平臺[7]。但在勘測BIM技術方面的集成平臺較少，專業化的地質建模軟件及GIS軟件等較多，綜合地理信息數據、地質模型、管線模型的綜合平臺較少，數據融合過程中會出現技術問題，如實體切割、信息丟失等。勘測BIM信息的傳輸過程中軟件平臺、建模標準等問題均會導致信息丟失。因此，在后續軟件平臺的發展中級綜合管理平臺建設中應綜合考慮勘測BIM數據的存儲和傳輸。

4 結語

綜合管廊的建設可有效解決城市管線管理及維護問題，在綜合管廊的建設過程中應用勘測BIM技術可以在設計、施工中提高效率，優化成本。新技術的發展需要有相應的規范體系作為支撐，管廊技術的傳統勘測規范體系基本建立，但勘測BIM技術的規范體系還不完善，同時勘測BIM技術的規范體系會受到傳統規范的約束。勘測BIM技術的建模思路與設計BIM的建模思路相反，模型的精度取決于數據采集點的密度，對要求較高的項目數據采集點提高密度才能提高模型的精細度，更好地發揮對后續工程的指導作用。