BIM技術(shù)在綜合管廊施工階段應(yīng)用研究

王 科 劉 亮 呂麒珉

(上海建科工程咨詢有限公司，上海 200032)

1 概述

城市綜合管廊，又稱“共同溝”，是匯集各類市政綜合管網(wǎng)的一個(gè)城市地下隧道空間，其結(jié)構(gòu)主體一般由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段、分支口、吊裝口、過(guò)河段、逃生口等主體連接組成。管廊內(nèi)鋪設(shè)管線眾多，尤其在分支口往往存在多類管線橫穿、交錯(cuò)的情況。綜合管廊作為保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施與“生命線”，一般穿行于城市主干交通要道，因而既有的市政管線、施工期間的交通組織方案對(duì)于管廊施工影響很大。

BIM技術(shù)對(duì)于工程從業(yè)人員而言早已不再陌生，其作為一種重要的信息化管理手段，在綜合管廊建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用可大幅度提高施工精細(xì)化管理效益，可針對(duì)施工過(guò)程中的不同問(wèn)題進(jìn)行參數(shù)化分析，同時(shí)可對(duì)交通組織方案、管線搬遷施工、管廊建設(shè)施工進(jìn)行可視化模擬。無(wú)論在管理層面，還是在技術(shù)層面，BIM都可以發(fā)揮很大的價(jià)值。

2 BIM輔助交通組織優(yōu)化

交通組織方案編制的難點(diǎn)很多，既要滿足不影響交通，又不能耽誤施工工期；既要做好交通疏導(dǎo)，又要最大限度地降低占綠、掘路周期；既滿足建設(shè)單位要求，又能通過(guò)交管部門審批。如何打造一套造價(jià)最低、經(jīng)濟(jì)可行的分段封路交通臨時(shí)方案，本節(jié)將對(duì)BIM技術(shù)在交通組織方案中的應(yīng)用形式、流程與成果效益做詳細(xì)論證，見圖1。

首先，借助無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)搭建一套現(xiàn)狀場(chǎng)地環(huán)境BIM+GIS模型，并對(duì)整體塊狀環(huán)境模型進(jìn)行單體化拆分與地表模型細(xì)化：包括地面建筑物、構(gòu)筑物、標(biāo)識(shí)標(biāo)牌、道路標(biāo)志標(biāo)線、附屬設(shè)施、障礙物等，通過(guò)單體拆分，形成一套現(xiàn)狀交通環(huán)境模型。

其次，在現(xiàn)狀交通環(huán)境模型與交通組織方案的基礎(chǔ)上，形成施工期間交通組織方案模型。加入了包括臨時(shí)標(biāo)志標(biāo)牌、圍擋、交通便道、臨時(shí)設(shè)施等，并將施工期間的占路、占綠、道口封閉、路口翻交等情況以模型形式反映。

模型搭建完成后，通過(guò)第一人稱視角進(jìn)入，可對(duì)整體方案進(jìn)行實(shí)景漫游。通過(guò)實(shí)景漫游，交管部門和施工管理人員能更容易發(fā)現(xiàn)方案和二維圖紙中不易察覺(jué)的不規(guī)范、不合理問(wèn)題。交通組織方案模型還可用于分析車輛轉(zhuǎn)彎角半徑、施工車輛行車路線、社會(huì)車輛路線、公交車輛改道路線等參數(shù)化技術(shù)信息。圖2展示了某主干道段的交通組織方案模型。

BIM輔助交通組織方案模擬可極大提升交管部門審核效率，減少方案修改次數(shù)，預(yù)判施工期間可能發(fā)生的問(wèn)題，避免后期返工與變更，并最大限度減少工區(qū)分段，最大化確保工期。

3 BIM技術(shù)輔助優(yōu)化管線搬遷施工

管線搬遷是綜合管廊實(shí)施前的重要準(zhǔn)備工作，與管廊主體結(jié)構(gòu)存在諸多交錯(cuò)界面，管線搬遷現(xiàn)場(chǎng)涉及到的問(wèn)題遠(yuǎn)比預(yù)想來(lái)得復(fù)雜：臨時(shí)搬遷位置的合理選址，管線管井實(shí)際搬遷量，不必廢除或可原井利用的管線，本節(jié)將對(duì)BIM技術(shù)在管線搬遷施工方案中的應(yīng)用形式、流程與成果效益進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

在BIM+GIS場(chǎng)地綜合環(huán)境模型的基礎(chǔ)上，管線搬遷施工方案模型包括了現(xiàn)狀市政管線模型和管線搬遷方案模型。通過(guò)對(duì)比原規(guī)劃、搬遷后的市政管線模型，分析導(dǎo)出搬遷工程量、廢除管段長(zhǎng)度、廢除管井?dāng)?shù)量、臨時(shí)管段長(zhǎng)度、臨時(shí)管井?dāng)?shù)量等，篩查并優(yōu)化管線搬遷方案，最終導(dǎo)出各專業(yè)獨(dú)立的管線搬遷模型，輔助現(xiàn)場(chǎng)工作界面劃分，管線搬遷模擬流程詳見圖3。

BIM技術(shù)還可以為過(guò)路管穿廊施工提供輔助。過(guò)路管、預(yù)埋管在管廊主體結(jié)構(gòu)中以模型形式體現(xiàn)，通過(guò)對(duì)管廊主體結(jié)構(gòu)模型、市政管線模型的檢查，提前檢查發(fā)現(xiàn)未預(yù)留、未開洞或洞口位置偏差的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，做到早發(fā)現(xiàn)、早變更，避免二次施工。

BIM技術(shù)對(duì)多種管線搬遷方案模型比選，并可對(duì)管線搬遷施工方案進(jìn)行模擬。通過(guò)搬遷工程量統(tǒng)計(jì)、施工期間的實(shí)施指導(dǎo)、施工后期的回搬指導(dǎo)，構(gòu)成一套完整的管線搬遷BIM應(yīng)用體系。如圖4所示為現(xiàn)狀管線、管線搬遷模型與管廊主體結(jié)構(gòu)的綜合分析。

4 BIM技術(shù)輔助管廊主體施工

在案例項(xiàng)目中，業(yè)主單位聘請(qǐng)了專業(yè)的BIM咨詢顧問(wèn)單位對(duì)項(xiàng)目全生命周期BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行管理和規(guī)范。BIM咨詢顧問(wèn)單位協(xié)同業(yè)主單位，對(duì)整體項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用框架、應(yīng)用范疇、技術(shù)推廣模式、參建單位成果交付依據(jù)、交付標(biāo)準(zhǔn)、BIM應(yīng)用項(xiàng)都做了具體而嚴(yán)密的要求與規(guī)定，并對(duì)項(xiàng)目不同階段的交付成果做了相應(yīng)的區(qū)別化要求。如設(shè)計(jì)階段模型構(gòu)件需要預(yù)留施工信息輸入端口，設(shè)計(jì)、施工甚至環(huán)境GIS模型需保證模型基點(diǎn)統(tǒng)一，BIM模型按專業(yè)命名與拆分等，這些要求作為保證BIM模型沿用的重要前置條件。

施工階段，設(shè)計(jì)模型被拆分、深化為多個(gè)模塊：包括施工場(chǎng)地布置模型、樁基圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型、管廊主體結(jié)構(gòu)模型、入廊管線模型、管廊自用管線模型等，這些模型，匯同市政管線模型、交通組織模型、BIM現(xiàn)狀環(huán)境模型等模型一起，共同形成一套完整的、精細(xì)化的、多專業(yè)、多維度綜合管廊施工深化模型(如圖5所示)。

5 結(jié)語(yǔ)

城市地下綜合管廊的建設(shè)對(duì)改善水電、通訊等管線安全水平和提高防災(zāi)抗災(zāi)能力都具有重要的作用，BIM技術(shù)作為一種嶄新的信息化管理工具，在協(xié)同設(shè)計(jì)、精細(xì)化施工管理、智慧運(yùn)營(yíng)等方面都發(fā)揮著強(qiáng)大推動(dòng)力，而且隨著BIM技術(shù)的深入應(yīng)用，其作用將會(huì)越來(lái)越大。

本文分別從交通組織BIM應(yīng)用、管線搬遷BIM應(yīng)用、管廊主體施工BIM應(yīng)用等方面，闡述了BIM技術(shù)在傳統(tǒng)管廊施工過(guò)程中的便利與價(jià)值。BIM技術(shù)的可視化、信息化、協(xié)調(diào)性和模擬性等特點(diǎn)在管廊施工過(guò)程中發(fā)揮著二維設(shè)計(jì)、傳統(tǒng)施工所無(wú)法替代的作用。

通過(guò)本次論文研究和管廊項(xiàng)目實(shí)施，作者認(rèn)為管廊BIM應(yīng)用待深入研究的方面可能有以下幾點(diǎn)：

1)裝配式預(yù)制構(gòu)件管廊BIM應(yīng)用，二維碼編碼或者射頻RFID與BIM技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，將會(huì)在預(yù)制管廊實(shí)施中發(fā)揮巨大作用；

2)無(wú)人機(jī)航拍傾斜攝影技術(shù)對(duì)于現(xiàn)狀模型的應(yīng)用；

3)管廊運(yùn)營(yíng)階段BIM技術(shù)應(yīng)用。