BIM技術(shù)在城市綜合管廊全壽命周期中的應(yīng)用研究

齊剛剛　莫顏飛

摘要：本文系統(tǒng)介紹了BIM 技術(shù)在城市綜合管廊建設(shè)過程中的應(yīng)用，提出將BIM 技術(shù)與GIS、物聯(lián)網(wǎng)等相融合構(gòu)建城市綜合管廊運維集成管理平臺，對 BIM 技術(shù)在管廊全壽命周期的應(yīng)用進行探索。

關(guān)鍵詞：綜合管廊;BIM 技術(shù);集成管理

隨著我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展，各種市政管線的不斷增多，如果繼續(xù)采用以前各走各的路、地下直埋方式，無論是檢修還是擴容都會耗費大量成本，并且還會影響地面交通、居民正常生活。因此，城市綜合管廊在大規(guī)模的新城開發(fā)以及舊城區(qū)的管線改造建設(shè)中應(yīng)運而生。

一、城市地下綜合管廊概述

（一）綜合管廊的概念

綜合管廊是指在地下建設(shè)隧道空間，將電力、通訊、燃氣、供熱、給排水等各種工程管線納入其中，配設(shè)統(tǒng)一的消防、通風、監(jiān)控及檢測維修通道等附屬設(shè)施，實施統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計、施工及管理的重要市政基礎(chǔ)設(shè)施。

（二）綜合管廊建設(shè)的現(xiàn)實意義

1、減少路面開挖，提升道路管理水平

傳統(tǒng)管線通常直埋于地下，并借助道路走向形成管網(wǎng)。各主管部門分別對所屬管線單獨進行管理、維護和檢修。任何管線發(fā)生問題，均需對道路進行“開膛破肚”。不僅妨礙道路通行，長此以往，還使許多城市出現(xiàn)了不同程度的“馬路拉鏈”問題，嚴重縮短道路的使用壽命。綜合管廊對各類管線進行集成化管理，設(shè)置專門的監(jiān)控及檢修通道，切實保證了道路的完整性及各類管線的耐久性[1]。

2、統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，加快城鎮(zhèn)化進程

隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷推進，因已有管網(wǎng)信息不完善致使施工中出現(xiàn)管線爆裂、道路塌陷等事故也屢見不鮮。為此，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強城市地下管線建設(shè)管理的指導意見》文件中明確指出開展城市地下管線普查及地下空間資源調(diào)查與評估，編制城市地下管線綜合規(guī)劃，統(tǒng)籌地下各類設(shè)施、管線布局，推動綜合管廊的建設(shè)。

3、集中規(guī)范管理，提升運維可靠性

管線是城市的生命線，其受損直接影響到居民的日常生活。目前，由于監(jiān)管力度不足，政府對于老城區(qū)、老舊小區(qū)的地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)掌握不完備;加之相關(guān)數(shù)據(jù)分散在城建、城市規(guī)劃、水利等多個部門，很難形成有效統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。綜合管廊建設(shè)后為各類管線提供統(tǒng)一的監(jiān)控、維護平臺，通過內(nèi)設(shè)的現(xiàn)代化、智能化監(jiān)控設(shè)備及規(guī)范化的管理流程，提升后期運維可靠性[2]。

二、BIM 技術(shù)在綜合管廊中的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）設(shè)計階段

1、模型創(chuàng)建

根據(jù)管廊施工圖紙采用 BIM技術(shù)創(chuàng)建預(yù)制廊體、現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施的三維模型，在此基礎(chǔ)上整合不同專業(yè)管線的施工圖紙，創(chuàng)建各類管線模型。整個過程既是二維圖紙的立體呈現(xiàn)，也是對二維圖紙的查漏補缺，可根據(jù)反饋信息完善設(shè)計。

2、碰撞檢查

碰撞檢查是利用 BIM模型的直觀可視化，對管廊內(nèi)部各專業(yè)管線間碰撞和管廊與已建地下空間、軌道交通的碰撞進行檢查。根據(jù)碰撞檢查報告，可提前調(diào)整優(yōu)化管線布局方案，保證管線布局的合理性及廊體與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性[3]。

3、優(yōu)化設(shè)計

借助 VR 技術(shù)漫游檢查管廊各分段空間是否滿足規(guī)范要求，設(shè)計及施工人員也可在漫游過程中對各管線的位置及復(fù)雜節(jié)點的深化設(shè)計提出建議，實時進行優(yōu)化。

4、工程量提取

綜合管廊模型的建立完成后，可利用 BIM軟件自動生成并提取各分項工程工程量，為項目施工準備、材料采購及各類指標控制提供數(shù)據(jù)支撐，且相應(yīng)工程量數(shù)據(jù)會隨著模型優(yōu)化進行聯(lián)動調(diào)整。

（二）施工階段

1、安全技術(shù)交底

施工前，技術(shù)人員通過 BIM協(xié)同平臺移動端打開輕量化模型，向施工人員展示管廊復(fù)雜部位三維模型，進行復(fù)雜節(jié)點的可視化交底，保證工程準確實施[4]。

2、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)

預(yù)制管件是裝配式管廊的主體，在工廠完成標準化制作后運輸?shù)浆F(xiàn)場進行吊裝、拼接。借助 BIM技術(shù)可實現(xiàn)對預(yù)制構(gòu)件的跟蹤管理，管理者可隨時監(jiān)控預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)進度，及時發(fā)現(xiàn)可能影響工期的因素，采取相應(yīng)措施進行調(diào)整。

3、管廊現(xiàn)場施工

在施工過程中，將 BIM數(shù)據(jù)模型與 GIS 技術(shù)相結(jié)合，輔助預(yù)制管段吊裝定位，保證管廊廊體安裝的精確度。同時，運用 BIM技術(shù)可模擬項目施工全過程，估算各階段資源需求量，檢查施工過程中容易影響工期的因素，及時調(diào)整施工組織計劃，保證施工進度，避免工期延誤。

（三）竣工階段

根據(jù)實際施工優(yōu)化后的 BIM模型，匯總各專業(yè)設(shè)計施工圖、施工過程數(shù)據(jù)等資料，形成竣工階段 BIM數(shù)據(jù)模型，提交給管廊運維單位，為后續(xù)管廊應(yīng)用及管理提供數(shù)據(jù)支持。

三、BIM 技術(shù)在綜合管廊全壽命周期的應(yīng)用探索

綜合管廊是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，是城市的生命線，與建設(shè)相比，后期運維持續(xù)時間長、成本消耗大、涉及部門多，且具有隱蔽性、復(fù)雜性、連鎖性等特點，給運維帶來了很大的難度，因此需要可靠的運維管理系統(tǒng)為綜合管廊的安全運行提供保障。將BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)相結(jié)合，為綜合管廊的運營提供一個集成化信息管理平臺，提升運維質(zhì)量及效率，將是推動管廊發(fā)展的重要方向。

城市綜合管廊運營集成管理平臺應(yīng)包括以下幾個模塊：基本信息、安全監(jiān)測、檢查檢測、養(yǎng)護維修及辦公系統(tǒng)。

基本信息是管廊運營維護的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為確保系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)的完整性、一致性和共享性，管理平臺應(yīng)首先編制設(shè)備字典，對廊體及各類管線進行統(tǒng)一編碼，并結(jié)合GIS技術(shù)在BIM三維可視化模型中進行標記，同時匯總常見病害類型。

健康監(jiān)測將物聯(lián)網(wǎng)與 BIM技術(shù)相融合，對管廊內(nèi)部環(huán)境、各管線設(shè)備運行情況進行監(jiān)控，其核心是建立監(jiān)控應(yīng)急中心，一方面接收終端傳感器的各項數(shù)據(jù)，另一方面對數(shù)據(jù)進行處理并發(fā)出下部指令。如濕度超過閾值則自動開啟除濕機;管線設(shè)備運行異常，數(shù)據(jù)超過閾值，則將該部位預(yù)警信息及相應(yīng)的視頻截圖同步發(fā)送給管廊運營管理部門及管線主管部門負責人，以便及時得到妥善處理[5]。

檢查檢測是由各類管線主管部門進行，包括經(jīng)常檢查、定期檢查及異常天氣或其他突發(fā)情況后的特殊檢查，檢查數(shù)據(jù)與健康監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析，兩者相輔相成，共同為養(yǎng)護決策提供依據(jù)。

養(yǎng)護維修是根據(jù)健康監(jiān)測及檢查檢測結(jié)果，進行的不同程度的維護。包括日常小修保養(yǎng)、專項的大修以及突發(fā)情況下的應(yīng)急搶修。該模塊主要匯總、保存各類維修方案及過程記錄，并將維修信息鏈接至 BIM模型中，為綜合管廊的可持續(xù)發(fā)展積累數(shù)據(jù)。辦公系統(tǒng)即 OA 系統(tǒng)，由綜合管廊運營單位主導，制定統(tǒng)一的運營管理規(guī)章制度，完成文件傳閱、各項目流程審批以及各管線部門應(yīng)急聯(lián)動等，同時還可對綜合管廊的運維成本進行管理。該系統(tǒng)可供管廊運維單位及各管線主管部門共同使用，根據(jù)需求賦予各單位相應(yīng)的權(quán)限，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、協(xié)同辦公的同時，也要兼顧數(shù)據(jù)的安全性。

四、結(jié)語：

目前，BIM 技術(shù)的運用有效地推動了城市綜合管廊的智能化建設(shè)，但在全壽命周期的研究還處于探索階段，尤其在管廊運營維護方面。建立集成信息管理平臺，有利于各專業(yè)部門的信息共享及協(xié)同合作，有助于綜合管廊的運營管理及長期維護，對城市綜合管廊的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻：

[1]陳萌.BIM和GIS技術(shù)在地下綜合管廊中的綜合應(yīng)用[J].山西建筑，2017，43（19）：251-252.

[2]徐淦開.BIM技術(shù)在地下綜合管廊全生命周期的應(yīng)用探究[J].科技與創(chuàng)新，2017（22）：147-148.

[3]鄭思龍.基于BIM的城市綜合管廊工程協(xié)同設(shè)計應(yīng)用研究[D].西安理工大學，2017.

[4]殷憲飛.BIM技術(shù)在城市綜合管廊運營維護階段的應(yīng)用研究[D].哈爾濱工業(yè)大學，2017.

[5]白庶，蔡夢娜，鐘雪，曾馳，蘇暢，謝新甜. BIM技術(shù)在城市地下綜合管廊中的應(yīng)用價值分析[J].工程管理學報，2018，32（02）：74-78.