BIM技術在市政綜合管廊建設運營中的應用探究

摘 要：隨著城市化進程的加速推進，市政基礎設施建設成為一項重要的內容。市政綜合管廊作為一種集污水管道、電力線纜、通信線路等各類基礎設施管線于一體的地下工程，能夠最大限度地減少地表空間利用，提高城市基礎設施的利用效率，具有重要的意義。在市政綜合管廊建設中，BIM技術能夠提供全方位的數據支持，為設計、施工和運營管理各個環(huán)節(jié)帶來便利。本文將圍繞BIM技術在市政綜合管廊建設運營中的應用展開探討。

關鍵詞：BIM技術；市政；綜合管廊；運營；應用文章編號：2095-4085（2024）06-0097-03

0 引言

市政綜合管廊是一種集各種市政基礎設施管線于一體的地下建筑工程，其建設和運營需要高度協(xié)調和精確的數據管理。BIM技術作為一種智能化建模和管理工具，為市政綜合管廊的建設和運營提供了強大的支持。

1 BIM技術概述

BIM技術是一種基于三維模型的智能化建模和管理技術，通過數字化建模和信息集成，實現對建筑項目各環(huán)節(jié)的數據管理和協(xié)作。在建設項目施工中應用BIM技術，可以提高工程建設的可視化程度，提升相關管理水平，并能夠為后續(xù)項目積累寶貴的施工數據［1］。

2 BIM技術在市政綜合管廊施工中的應用優(yōu)勢

2.1 通過查漏補缺降低施工管理風險

市政綜合管廊施工中，存在許多復雜的管線網絡需要協(xié)調管理。傳統(tǒng)的施工方式往往依靠手工繪制、二維圖紙等方法進行設計和施工，容易發(fā)生遺漏或者錯誤。而BIM技術通過三維建模的方式，能夠將不同工種的管線在同一場景中進行模擬，全面呈現施工情況，幫助發(fā)現和解決問題。通過BIM技術，施工方能夠在施工前及時調整設計方案，提前解決潛在問題，從而降低施工管理風險，提高項目的質量與安全。

2.2 動態(tài)管控施工

市政綜合管廊施工涉及多個工種和多個施工流程，需要進行施工進度的動態(tài)管控。傳統(tǒng)的施工管理方法往往只能通過手工記錄和溝通來了解施工進度，信息不及時且容易出現偏差。而BIM技術能夠實時監(jiān)測施工進度，對施工過程進行模擬和預測，通過多維度的數據展示，幫助管理者更好地了解施工現場情況，并進行有效的決策。這樣可以大大提高施工的管理效率，減少人為錯誤，確保工期的控制［2］。

2.3 指導預制件加工

市政綜合管廊施工中，往往需要預制一些特定的構件，并進行加工和安裝。傳統(tǒng)的施工方式往往需要依靠二維圖紙指導加工，容易出現誤差和浪費。而BIM技術能夠通過三維建模，生成準確的預制構件模型，指導加工工藝和操作。通過BIM技術，預制構件的加工與施工可以更精準地進行，避免了加工誤差和材料浪費，提高了加工質量和施工效率。

3 BIM技術在綜合管廊項目施工圖深化階段的應用

3.1 優(yōu)化管廊內部空間布局

在綜合管廊項目施工圖深化階段，BIM技術可以幫助優(yōu)化管廊內部空間布局，提高施工效率和安全性。具體應用包括：（1）管線沖突分析：通過BIM模型，對管線進行三維建模，對各個管線進行沖突檢測和分析，及時發(fā)現并解決管線之間的沖突問題。可以減少現場施工過程中的改動和修復，提高施工效率。（2）設備布置優(yōu)化：通過BIM模型，對綜合管廊內的各種設備進行模擬布置和定位，實現合理布局和最優(yōu)位置選擇［3］。可以避免設備之間的干擾和沖突，提高設備的工作效率。（3）空間利用優(yōu)化：通過BIM模型，對綜合管廊的空間進行劃分和優(yōu)化利用，通過動態(tài)模擬和仿真分析，確定各個功能區(qū)域的最佳位置和比例。可以提高整體空間利用率，滿足各種功能需求。

3.2 虛擬仿真漫游

BIM技術還可以在綜合管廊項目施工圖深化階段進行虛擬仿真漫游，以實現全面的可視化呈現，提高施工管理和決策效果。具體應用包括：（1）施工路徑規(guī)劃：通過BIM模型中的施工路徑分析功能，可以模擬和計算出施工路徑，確定最佳施工順序。可以幫助施工人員在不同施工階段選擇最佳的移動路徑，減少不必要的移動和重復施工，提高施工效率。（2）安全風險檢測：通過BIM模型，結合風險仿真技術，可以模擬和分析施工過程中的各種風險，包括高處作業(yè)、坍塌等。可以提前發(fā)現并預防施工中的潛在安全風險，從而保障施工人員的安全。（3）現場協(xié)調與決策支持：將BIM模型投射到虛擬現實設備中，如VR眼鏡、投影等，可以實現虛擬現實漫游［4］。施工管理人員可以在虛擬現實環(huán)境中實時觀察施工現場，并進行現場協(xié)調和決策支持。可以幫助管理人員更好地理解施工情況，做出準確的判斷和決策。

4 BIM技術在綜合管廊項目施工準備階段的應用

4.1 優(yōu)化施工場地布置

BIM技術作為一種創(chuàng)新的數字建模和管理工具，可以為工程施工提供更多的可視化和優(yōu)化選擇。針對傳統(tǒng)的施工場地平面布置圖轉換為三維模型的需求。通過BIM模型，可以將傳統(tǒng)的施工場地平面布置圖轉化為真實尺寸的三維模型，將各類施工材料和施工設備按照實際尺寸進行布置。可以在三維空間內進行材料和設備的優(yōu)化布局，避免沖突和障礙，提高施工效率和安全性。BIM技術可以規(guī)劃各類施工材料和施工機械進出臨時場地的路線，以及臨時設施和堆場的布局優(yōu)化。在模型中可以模擬和計算各個路線的距離、時間和成本，為施工方提供最佳的選擇和決策支持。可以減少材料的二次運輸和設備的轉場頻率，節(jié)約大量時間和金錢。通過BIM模型，可以實現對各類施工材料和施工機械的信息管理。可以對材料和設備進行分類、標識和追蹤，實時獲取其位置和狀態(tài)信息。可以提供材料和設備的使用記錄和維護信息，方便施工方進行資源的合理調度和管理。利用BIM模型，可以進行施工過程的模擬和優(yōu)化分析。可以通過動態(tài)模擬和仿真，模擬和評估各種施工工藝和方法對施工效率和安全性的影響。可以預測并解決潛在的問題和沖突，提前做好方案調整和優(yōu)化，減少施工過程中的變更和修復［5］。

4.2 編制施工組織方案

在合理安排施工中所涉及的人員、材料和機械方面，BIM模型的應用可以為市政綜合管廊的施工進度、質量和成本產生直接的影響。在人員方面，通過BIM模型可以精確計算出每個施工階段需要的施工人員數量和專業(yè)，并根據實際情況進行安排和調整。BIM模型可以模擬出施工過程中的人員分工、工作區(qū)域等，實現最優(yōu)化的人員組織方案。同時，BIM模型還可以提供人員培訓和安全教育的資料和模擬，并根據不同分工和崗位提供相應的教育和培訓方案，提高施工人員的技術水平和安全意識。在材料方面，BIM模型可以根據施工進度計劃和施工要求，模擬出不同施工階段所需的材料種類、數量和要求。可以根據BIM模型提供的信息，及時采購和調配施工材料，避免材料浪費和不必要的運輸。同時，BIM模型還可以對材料進行跟蹤和追蹤，實時了解材料的使用情況和庫存情況，方便進行材料的補充和管理［6］。在機械方面，BIM模型可以模擬出施工過程中需要的施工機械種類和數量，并根據實際情況進行安排和調整。可以通過BIM模型提供的信息，優(yōu)化機械的使用效率和時間安排，減少機械的閑置時間和運輸成本。同時，BIM模型還可以對機械進行維護和保養(yǎng)的計劃和提醒，延長機械的使用壽命并減少故障率。

4.3 強化施工技術交底

施工圖交底是市政綜合管廊施工準備階段的重要環(huán)節(jié)，對于確保施工工作的順利進行具有重要意義。傳統(tǒng)的施工圖交底主要依靠平面圖和剖面圖等方式進行，但存在信息傳遞不清晰、理解難度大的問題。隨著BIM技術和3D打印技術的發(fā)展，將其應用于施工圖交底可以更好地解決這些問題。將BIM技術與3D打印技術融合，設計單位可以將設計圖紙直接制作成3D模型，使綜合管廊中的每一個標準件直接展示在施工人員面前。通過3D模型，施工人員可以直觀地了解每一個標準件的對應型號和實際尺寸，甚至每一處焊接點和螺栓孔的位置，實現心中有數。相比于傳統(tǒng)的平面圖和剖面圖，3D模型可以將標準件的形態(tài)、尺寸、位置等信息展現得更為直觀明了。施工人員在交底過程中可以通過觀察3D模型，準確理解設計意圖，避免因信息不清晰而導致的錯誤安裝和調整。傳統(tǒng)交底往往需要依次解釋、說明每一個標準件的位置和用途，耗時耗力，且容易因信息傳遞不清晰導致誤解。而借助3D模型，施工人員只需通過觀察模型即可直接了解每一個標準件的具體情況，大大提高了交底的效率。同時，通過3D模型可以避免施工人員因誤解或理解不到位而導致的施工效果和質量問題。通過佩戴虛擬現實設備，施工人員可以將3D模型映射到實際綜合管廊中，實現真實場景下的觀察和交互。這樣一來，施工人員可以在虛擬環(huán)境中實際操作、調整和驗證，提前發(fā)現和解決潛在問題，從而更好地準備施工。

5 BIM技術在綜合管廊項目施工階段的應用

5.1 施工質量管理

在市政綜合管廊施工初期，由于需要開挖大體量的基坑，這會對周邊建筑物的穩(wěn)定性產生影響。為了確保基坑支護的安全性和穩(wěn)定性，可以利用BIM系統(tǒng)進行基坑支護設施的數據模擬。例如，可以將拉森鋼板樁、地下連續(xù)墻等支護設施直接進行數據模擬，同時將基坑周邊的地質數據加載到抗滑驗算模型中進行綜合分析和驗算。通過BIM系統(tǒng)，可以對基坑支護進行全方位模擬預測，從而保障基坑施工的安全性。此外，在市政綜合管廊施工過程中，會大量使用標準預制件，如管道、隔離墻等。為了保證預制件的質量，可以采用三維激光掃描技術進行全覆蓋式的掃描測量。通過三維激光掃描，可以快速且精準地獲取預制件的實際尺寸和形態(tài)數據，并與設計模型進行比對，確保其實際尺寸與設計模型的誤差在合理范圍內。這樣可以有效減少人為測量誤差，提高預制件的質量控制水平。綜合運用BIM模型系統(tǒng)和三維激光掃描技術，可以實現全過程的數字化管理和控制。通過BIM模型系統(tǒng)，可以對基坑支護、預制件等關鍵施工要素進行模擬和預測，為施工過程中的安全控制提供依據。同時，通過三維激光掃描技術，可以實現對預制件的精準測量，確保施工過程中預制件的尺寸和形態(tài)與設計模型的一致性。

5.2 施工進度管理

通過應用BIM系統(tǒng)模型，項目管理人員可以對市政綜合管廊施工的進度進行精細化管理和控制。首先，可以將項目計劃和進度信息導入到BIM模型中，將施工過程分解為各個工序和任務，并為每個工序和任務分配相應的時間和資源。通過模型的可視化展示，項目管理人員可以直觀地了解工程進度的狀態(tài)，及時發(fā)現進度落后的工序。其次，可以將預制件的制造和交付計劃與BIM模型中的相應位置和時間進行關聯(lián)。通過與預制件制造商的信息交互，可以及時更新預制件的制造情況，并預先安排好預制件的運輸、搬運和安裝計劃。這樣可以避免由于預制件供應不及時而導致的施工停滯和延誤。此外，BIM模型還可以用于優(yōu)化施工進度和資源的安排。通過模擬和分析不同施工方案的影響，并結合實際施工進度的監(jiān)控，項目管理人員可以做出合理的調整，以確保施工進度符合計劃要求。例如，在某個工序出現延誤時，可以通過重新安排資源和調整工序順序來彌補時間差。最后，BIM系統(tǒng)還可以與實際施工數據進行實時對比和更新。通過與現場工程師和施工人員的信息交流，可以及時獲取施工進度和質量的數據，將其反饋到BIM模型中進行實時更新。這樣可以更準確地了解施工進度的實際情況，及時進行調整和改進。

5.3 施工安全管理

針對綜合管廊施工期間可能出現的高強度降雨情況，首先，項目管理人員可以在BIM模型中標注出基坑和集水井的位置，并將水位探測儀的實時監(jiān)測數據導入模型中。通過模型的可視化展示，管理人員可以直觀地了解基坑內的積水情況，及時發(fā)現水位上升的趨勢。其次，管理人員還可以將集水井內排水泵的運行信息與BIM模型進行關聯(lián)。這樣，可以在模型中顯示排水泵的運行狀態(tài)、排水量等相關信息。通過觀察模型中的排水泵數據，管理人員可以了解排水泵的工作效果和排水能力，評估是否需要增加或調整排水設備來應對高強度降雨的挑戰(zhàn)。同時，在BIM模型中，可以設置預警機制，當基坑內的水位達到一定高度時，可以自動觸發(fā)報警，提醒管理人員采取相應的應對措施。這樣可以確保管理人員能夠及時響應，并做出正確的決策，避免因積水引發(fā)的安全事故和工期延誤［7］。另外，在模型中還可以進行模擬和分析，以評估不同排水措施對基坑內積水的影響。通過模型的仿真結果，管理人員可以進行優(yōu)化設計和方案選擇，選擇最合適的排水措施來應對高強度降雨情況。最后，BIM模型還可以與其他相關系統(tǒng)進行集成，例如天氣預報系統(tǒng)。這樣，管理人員可以通過模型與天氣預報數據進行實時對比和分析，及時預測降雨強度和時間，進一步優(yōu)化排水預案，提前做好準備。

6 結語

綜上所述，BIM技術在市政綜合管廊建設運營中具有巨大的潛力和優(yōu)勢。通過BIM技術的應用，能夠實現對市政綜合管廊建設全生命周期的全方位管理，從而提高建設效率、減少成本、優(yōu)化運營管理。然而，在推廣和應用BIM技術的過程中，仍然存在一些挑戰(zhàn)，如管理機制不完善、技術標準不統(tǒng)一等問題。因此，需要進一步加強政策法規(guī)的制定和推廣，促進行業(yè)間的合作與交流，提升相關人員的技術水平，以實現BIM技術在市政綜合管廊建設中的最大價值。

參考文獻：

［1］李百利.談市政綜合管廊工程施工常見問題及解決措施［J］.智能建筑與智慧城市，2023（8）：21-23.

［2］許楊，林凡懋，陳欽城.市政綜合管廊信息化建設的初探［J］.四川水泥，2021（12）：263-264.

［3］何海，王康，李丙林，等.BIM技術在市政綜合管廊施工管理中的應用［J］.科技創(chuàng)新與生產力，2021（12）：137-139，142.

［4］陳元明.BIM技術在市政綜合管廊施工管理中的應用［J］.江西建材，2021（6）：209，211.

［5］劉雪君，白建國，高將.BIM技術在市政綜合管廊中的應用價值分析［J］.江蘇建筑，2020（5）：124-126.

［6］苗辰剛.BIM技術在市政綜合管廊建設運營中的應用分析［J］.科技創(chuàng)新導報，2017，14（34）：176，178.

［7］王能林，汪小東，張欣，等.BIM技術在市政綜合管廊建設運營中的應用探究［J］.建筑施工，2016，38（10）：1486-1488.