綜合管廊工程施工技術(shù)信息化應(yīng)用

劉 偉

（中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司 山西太原 030032）

1 引言

綜合管廊就是地下城市管道綜合走廊，即在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通信、燃?xì)狻⒐?、給排水等各種工程管線集于一體，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和檢測系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)和管理，是保障城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。一般設(shè)多個艙室，集結(jié)構(gòu)、建筑、給排水、污水、燃?xì)?、熱力、電力電訊、消防、報警等多個工程專業(yè)于一身，施工工藝冗雜。隨著社會的發(fā)展，在走向科技強(qiáng)國的道路上，我們要邁向數(shù)字化、信息化的應(yīng)用［7］，綜合管廊工程施工同樣要借助各種技術(shù)手段將項目信息化、智能化、效益化。

BIM（建筑信息模型）不是簡單地將數(shù)字信息進(jìn)行建造管理的數(shù)據(jù)化工具，而是通過參數(shù)模型整合各種建造、管理的數(shù)字化方法［8］。BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于工程項目的相關(guān)信息，在項目策劃、運行和維護(hù)的全生命周期過程中進(jìn)行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應(yīng)對，為設(shè)計團(tuán)隊以及包括建筑運營單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用?！袄碚鄙罨又ёo(hù)計算軟件在當(dāng)前巖土工程界已經(jīng)廣泛應(yīng)用，也得到工程界專業(yè)人士的認(rèn)可，可以用于連續(xù)墻、排樁、水泥土墻、土釘墻等支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移計算，驗證配筋是否滿足安全與經(jīng)濟(jì)要求［1］。廣聯(lián)達(dá)系列軟件在計量計價方面更是有著不可小覷的影響力。作為施工人員，在深基坑施工過程中如何將理正軟件同BIM技術(shù)的應(yīng)用相結(jié)合，重點對BIM技術(shù)在施工現(xiàn)場平面布置、工程進(jìn)度、物資管理、成本核算、技術(shù)管理、安全質(zhì)量、竣工交付、科技創(chuàng)新等方面的應(yīng)用進(jìn)行研究［2］。綜合施工過程中如何將廣聯(lián)達(dá)系列軟件與BIM技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，對于完善內(nèi)業(yè)資料和優(yōu)化施工方案有著舉足輕重的作用。

2 工程概況

呂梁市新安大道地下綜合管廊工程K10＋985至K13＋021段位于山西省呂梁市市區(qū)改造新安大道上，自南向北縱向敷設(shè)，全長2.036 km。地下水位埋深介于5.30～14.70 m之間?；由疃?～15 m，屬一級、二級基坑，根據(jù)基坑埋深設(shè)置5種基坑支護(hù)形式，見表1。

表1 基坑支護(hù)形式匯總

標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)，工字鋼樁長12 m，樁間距500 mm，材質(zhì)Q235。內(nèi)支撐系統(tǒng)采用單根H400×400×13×12型鋼作為鋼圍檁和φ609×16鋼管鋼支撐組合。灌注樁支護(hù)間距1 200 mm，采用對拼雙排H600×300×12×20鋼圍檁和φ609×16鋼管鋼支撐組合。下穿段灌注樁間距1 600 mm，兩根灌注樁間采用φ500高壓旋噴樁形成止水帷幕，采用對拼雙排H600×300×12×20鋼圍檁和φ609×16鋼管鋼支撐組合。灌注樁頂部設(shè)C30混凝土冠梁［3-4］。

3 Revit優(yōu)化施工場地布置方案

本工程西側(cè)緊鄰209國道，距離1.5 m，基坑?xùn)|側(cè)剩余征地寬度10 m。按設(shè)計要求，基坑頂面3 m范圍內(nèi)不允許有重型荷載，因此剩余寬度僅為7 m，此寬度不能滿足鋼支撐、鋼圍檁等材料的堆放及大型吊車同時（75 t）作業(yè)的要求，施工空間狹長。因此，材料堆放場地的選址、現(xiàn)場材料周轉(zhuǎn)和臨時征地將成為項目的附加困難。利用BIM技術(shù)的Revit形成帶場地的三維模型［5］，并利用Navisworks進(jìn)行漫游展示，以便了解各施工工況，更好地做好方案的優(yōu)化工作，節(jié)約施工成本。

4 Revit與理正軟件在深基坑施工中的應(yīng)用

4.1 理正軟件深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力檢算

項目深基坑工程地質(zhì)情況復(fù)雜，支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變。針對周邊實際情況，采用分段開挖、樁撐支護(hù)與樁錨支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)方法。充分利用3種方法的優(yōu)勢，在滿足施工的基礎(chǔ)上，保證了基坑及周邊環(huán)境的安全。對于各施工段的基坑支護(hù)受力驗算，計算工作量較大，形成書面報告份數(shù)較多，是一項艱巨的任務(wù)。理正深基坑計算軟件能夠?qū)崿F(xiàn)不同地質(zhì)、工況條件下快速計算，報告結(jié)果清晰明了，以便實現(xiàn)支護(hù)體系施工方案的快速優(yōu)化。

4.2 Revit三維建模微調(diào)深基坑支護(hù)體系

鑒于施工工況復(fù)雜多變，且基坑狹長，支護(hù)工程中并未在設(shè)計圖紙中標(biāo)明內(nèi)支撐的具體布置里程，只是明確間距?？紤]管廊二層功能口布置較復(fù)雜，高度不一，需在支撐布置過程中適當(dāng)調(diào)整內(nèi)支撐的起始里程和支撐高度，盡量減小對管廊二層功能口施工的影響。有必要借助Revit與Cvil3D軟件相結(jié)合應(yīng)用，形成三維模型［5］，模擬各工況下施工情況，以便于各施工隊了解深基坑施工潛在的危險要素，更有助于分段施工時內(nèi)支撐布置的合理安排。

5 Revit在管廊主體施工中的應(yīng)用

5.1 三維建模實現(xiàn)多專業(yè)協(xié)調(diào)作業(yè)

本項目涉及結(jié)構(gòu)工程、建筑工程、給排水工程、污水管道、燃?xì)夤艿?、熱力管道、電力電訊工程、消防與報警工程、滅火器等9個專業(yè)，共計14本圖紙，信息零散且量大，施工過程中難免遺漏局部構(gòu)件。加之地下綜合管廊作為新型工程，很多技術(shù)人員對此不甚了解，對工程施工的效率影響很大。利用Revit建立三維模型對構(gòu)件進(jìn)行檢查，對施工人員進(jìn)行三維技術(shù)交底，對工程施工具有重要的指導(dǎo)意義。

由于工程專業(yè)較多，設(shè)計過程中的專業(yè)融合程度對整體項目的效果有著舉足輕重的作用。利用Revit建立三維模型將各專業(yè)進(jìn)行碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)其中的沖突，對于項目施工的提前控制很有必要。本項目通過三維建模檢查發(fā)現(xiàn)建筑工程與結(jié)構(gòu)工程結(jié)合時存在多處沖突，及時與設(shè)計單位溝通進(jìn)行調(diào)整，避免了返工及材料浪費，節(jié)約了施工成本，提高了施工效率。

5.2 Revit三維建模精準(zhǔn)計算工程量

Revit實現(xiàn)精準(zhǔn)的大規(guī)模三維建模對計算機(jī)的配置要求很高，管廊工程中鋼筋工程，標(biāo)準(zhǔn)段的鋼筋型號就達(dá)23種之多，加之下穿段及各功能口的鋼筋不盡相同，給三維建模增加了難度，需要嵌套多種鋼筋族，往往實現(xiàn)實體模型配備各種型號鋼筋需要很長的計算時間，一般電腦很難實現(xiàn)，對施工單位人員來說用Revit計算整體工程量代價偏高，不建議整體結(jié)構(gòu)配筋。但對于一些異形結(jié)構(gòu)，手工計算無法確定的部分可采用三維建模來實現(xiàn)精準(zhǔn)算量。

對于混凝土結(jié)構(gòu)及其他材料的工程數(shù)量計算，可以借助Revit三維建模來實現(xiàn)精準(zhǔn)算量［6］。對于工程數(shù)量的計算規(guī)則，要求在創(chuàng)建三維模型時按照現(xiàn)行的計算規(guī)則進(jìn)行，否則對于重疊部分的工程數(shù)量，Revit軟件在進(jìn)行計算時不予以扣除［7-8］，這就造成了工程量偏大，不利于施工目標(biāo)的控制。

6 廣聯(lián)達(dá)軟件在管廊施工中的應(yīng)用

6.1 廣聯(lián)達(dá)圖形算量的應(yīng)用

廣聯(lián)達(dá)圖形算量對于大眾工程的工程數(shù)量計算得到了廣大工程造價、施工技術(shù)人員的青睞，對于工程數(shù)量的計算精準(zhǔn)程度具有很高的評價。所以在管廊工程中鋼筋工程數(shù)量的計算復(fù)核可以借助廣聯(lián)達(dá)的圖形算量來完成，這樣既節(jié)約了手工計算的漫長時間，又避免了三維建模的苛刻要求，還能實現(xiàn)精準(zhǔn)算量，保證了計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

6.2 廣聯(lián)達(dá)鋼筋下料軟件的應(yīng)用

管廊工程因為要考慮地質(zhì)、專業(yè)等多方面的原因，預(yù)留孔洞、變形縫位置及功能口高度等不盡相同，所以各部位鋼筋下料尺寸不一致。鋼筋下料是一項艱巨且繁重的任務(wù)，手工繪制下料單效率低，準(zhǔn)確率難以保證。借助廣聯(lián)達(dá)的鋼筋下料軟件，再由人工檢查其精準(zhǔn)性，適當(dāng)調(diào)整特殊部位尺寸，大大減少了工作量，節(jié)約了工作時間，精簡了技術(shù)人員數(shù)量，提高了下料單的準(zhǔn)確性，提升了工作效率。

7 結(jié)束語

呂梁市地下綜合管廊工程項目試驗段工程，通過理正軟件的深基坑受力驗算，發(fā)現(xiàn)設(shè)計結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場不符之處達(dá)300余米，降低了施工風(fēng)險，做到了事前控制，減少了施工投入；通過軟件計算驗證支護(hù)結(jié)構(gòu)受力情況，共出具計算報告40余次，有效報告14篇，節(jié)約了時間，增強(qiáng)了施工的安全性，提高了施工效率。

通過Revit三維建模實現(xiàn)場地布置方案優(yōu)化，規(guī)劃用地6 000 m2，節(jié)約場地租賃3 000 m2，相應(yīng)節(jié)約了各項費用開支，達(dá)到了節(jié)約資金、節(jié)約用地的良好效果。

通過Revit的三維建模實現(xiàn)了多專業(yè)協(xié)作，調(diào)整變形縫里程10處，調(diào)整綜合艙、電艙投料口位置3處，電纜分支節(jié)點位置2處，燃?xì)馀撏读峡谖恢?處，綜合艙、電艙逃生口位置2處，有效避免了因設(shè)計問題造成的施工錯誤，保證了施工工作的連續(xù)性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

通過Revit三維模型計算復(fù)核管廊工程各部位混凝土工程、防水工程、電力電訊、各種管道等工程數(shù)量實現(xiàn)工程數(shù)量自動化、精準(zhǔn)化控制。

通過廣聯(lián)達(dá)圖形算量，精準(zhǔn)計算工程構(gòu)件鋼筋數(shù)量，大大節(jié)約了手工計算的時間，提高了工作效率。采用廣聯(lián)達(dá)進(jìn)行鋼筋下料，減小了人工工作量，提高了下料單的準(zhǔn)確性。

在本工程中，通過各種軟件的結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)了工程施工周期信息化控制，對于綜合管廊工程施工取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，對類似施工過程具有很好的借鑒作用。