BIM技術(shù)在綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期管理中的應(yīng)用

趙盈盈　涂中強(qiáng)

摘要：為了解決綜合管廊項(xiàng)目全壽命周期管理中存在的棘手問題，本文將BIM技術(shù)引入到綜合管廊項(xiàng)目全壽命周期管理中。分別探討了BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段、施工階段及運(yùn)維階段工作中的應(yīng)用點(diǎn)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)和協(xié)同施工，而且BIM技術(shù)與GIS、物聯(lián)網(wǎng)及云平臺等技術(shù)的集成能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)維階段的智能化管理。

Abstract： In order to solve the thorny problems in the life cycle management of integrated pipe corridor projects， this paper introduces BIM technology into the life cycle management of integrated pipe corridor projects. The application points of BIM technology in the design stage， construction stage and operation and maintenance stage are discussed respectively. It is found that the application of BIM technology can realize collaborative design and collaborative construction， and the integration of BIM technology with GIS， Internet of Things and cloud platform can realize intelligent management in the operation and maintenance stage.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);綜合管廊;全壽命周期

Key words： BIM technology;integrated pipe corridor;life cycle

中圖分類號：TU990.3;TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）35-0135-03

0? 引言

綜合管廊實(shí)際上就是在城市的地下建設(shè)的管廊隧道，因?yàn)槠淙菁{了給排水、供熱、燃?xì)?、電力及通信等各種管線，所以被人們視為整個(gè)城市的“生命線”。自1832年位于法國巴黎的世界第一條綜合管廊問世至今，綜合管廊的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了近200年，巴黎已經(jīng)建成總長度約100km的綜合管廊，在英國、德國及日本等城市也取得很大的成就。我國于1958年在北京天安門前建成第一條綜合管廊，之后很長時(shí)間未見有大的起色，然而，近年來，從國家層面高度重視，相關(guān)技術(shù)規(guī)范、指導(dǎo)意見等政策文件陸續(xù)頒發(fā)，在國家政策的激勵(lì)下，綜合管廊從各試點(diǎn)城市開始向非試點(diǎn)城市推進(jìn)，呈現(xiàn)出如火如荼的發(fā)展態(tài)勢，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國在各大城市已建成900km的綜合管廊，據(jù)有關(guān)專家測算，地下綜合管廊將建造8000km。由于在我國綜合管廊有如此快的推進(jìn)速度，再加上起步較晚，缺少相關(guān)建造和管理經(jīng)驗(yàn)，所以呈現(xiàn)出了很多的問題，比如缺乏精細(xì)化管理、管理過程中信息鏈斷裂以及建造成本和運(yùn)營成本很高等等，而這些問題亟待通過先進(jìn)技術(shù)來解決，以保證綜合管廊在我國的順利推進(jìn)，真正的造福人民。

1? 綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目各階段管理現(xiàn)狀

綜合管廊的管理過程大致分為三個(gè)階段：設(shè)計(jì)階段、施工階段及運(yùn)維階段，下面探討三個(gè)階段管理中存在問題。

1.1 設(shè)計(jì)階段

綜合管廊的方案設(shè)計(jì)應(yīng)該包括管廊建筑、管廊結(jié)構(gòu)專業(yè)及管廊MEP專業(yè)，各專業(yè)的施工圖由不同專業(yè)的設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)，從各設(shè)計(jì)院的現(xiàn)狀看，除了關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部位存在各專業(yè)設(shè)計(jì)人員之間的信息交換和提取，其余基本上都是分工明確，各專業(yè)之間是“橫向零交流”的狀態(tài)，缺少設(shè)計(jì)過程中的專業(yè)協(xié)同，而是設(shè)計(jì)結(jié)束之后由設(shè)計(jì)管理者進(jìn)行專業(yè)協(xié)同，如此滯后的專業(yè)協(xié)同勢必會發(fā)現(xiàn)較多的設(shè)計(jì)問題，造成設(shè)計(jì)返工，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。

1.2 施工階段

綜合管廊項(xiàng)目的建設(shè)同其他項(xiàng)目沒有任何區(qū)別，包括施工準(zhǔn)備、施工階段及竣工階段，并且是在多個(gè)參建單位的努力下完成的，包括設(shè)計(jì)方、建設(shè)方、施工方、監(jiān)理方及政府監(jiān)管方等等。傳統(tǒng)的施工階段管理的特點(diǎn)是各階段的信息傳遞基本呈現(xiàn)線性的特點(diǎn)，并且從設(shè)計(jì)交底到項(xiàng)目竣工，各參建單位之間的溝通和交流基本是通過二維的CAD圖紙進(jìn)行的，很難發(fā)現(xiàn)存在的設(shè)計(jì)問題，這些遺留的設(shè)計(jì)問題將會在施工階段出現(xiàn)，只能通過設(shè)計(jì)變更甚至返工解決問題，既耽誤工期又增加了成本。

1.3 運(yùn)維階段

綜合管廊項(xiàng)目的運(yùn)維階段需要由專業(yè)的管廊運(yùn)營公司、入廊單位及政府部門進(jìn)行協(xié)同管理，而且因?yàn)楣芫€專業(yè)眾多，運(yùn)維管理過程中會產(chǎn)生越來越多的信息數(shù)據(jù)，這就需要建立運(yùn)維管理平臺，以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)無損傳遞和無縫對接。而實(shí)際上現(xiàn)階段綜合管廊項(xiàng)目后期的運(yùn)維管理大多依然是傳統(tǒng)的物業(yè)管理的方式，甚至管理文件以紙質(zhì)的形式留存，這給后期資料查詢及巡檢結(jié)果的反饋帶來極大的不便。

2? BIM技術(shù)在綜合管廊項(xiàng)目管理中的應(yīng)用價(jià)值

鑒于上面分析的綜合管廊項(xiàng)目各階段管理中存在的問題，本文引入BIM技術(shù)，有關(guān)該技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目中的應(yīng)用研究很多，許多出色的應(yīng)用案例中均可以看出BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，比如北京的新地標(biāo)項(xiàng)目“中國尊”以及擁有世界最大單體航站樓的“北京新機(jī)場”。而本文要研究的是BIM技術(shù)在綜合管廊項(xiàng)目管理中的應(yīng)用價(jià)值。

結(jié)合BIM技術(shù)及綜合管廊項(xiàng)目的特點(diǎn)分析，BIM技術(shù)在綜合管廊項(xiàng)目管理中的應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

2.1 使得全壽命周期內(nèi)的管理數(shù)據(jù)無損保留

基于BIM的綜合管廊三維模型本來就攜帶著豐富的建筑信息，比如構(gòu)件的幾何尺寸、所用材料及生產(chǎn)廠家等等，后期施工中對模型進(jìn)行應(yīng)用的同時(shí)，還可以將進(jìn)度、成本、質(zhì)量和安全掛接到模型中，項(xiàng)目的各參與方都能利用模型中的大數(shù)據(jù)進(jìn)行管廊施工管理，而運(yùn)維階段的管理更是會產(chǎn)生大量的管理數(shù)據(jù)，這些施工數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)將會無損保留，對長期的運(yùn)維管理提供直接的參考依據(jù)。

2.2 實(shí)現(xiàn)各參與方之間的協(xié)同管理

傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理呈現(xiàn)線性特點(diǎn)，導(dǎo)致各參與方為實(shí)現(xiàn)自身管理目標(biāo)而努力搜集所需信息，并且管理過程中又會產(chǎn)生很多額外的信息，這些信息將會保存于單個(gè)參與方而不能共享，導(dǎo)致其他的參與方依然需要搜集重復(fù)的信息。利用BIM系列軟件如Revit建立管廊項(xiàng)目的三維模型，接著建立基于BIM模型的項(xiàng)目管理平臺，各參與方均可通過該平臺進(jìn)行自我管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，此時(shí)的項(xiàng)目管理呈現(xiàn)網(wǎng)狀特點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目各參與方之間的協(xié)同管理。

2.3 使全壽命周期各階段的管理更加精細(xì)化

由于綜合管廊項(xiàng)目會涉及建筑、結(jié)構(gòu)及安裝等不同專業(yè)，基于BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)工作更高效、更合理，避免影響后續(xù)的施工。施工過程中利用參數(shù)化信息模型使工程量計(jì)算更加高效和準(zhǔn)確，進(jìn)行更好的控制成本，另外，利用BIM技術(shù)可以進(jìn)行施工模擬以及專項(xiàng)施工方案模擬，即可以很好的控制工程進(jìn)度，又可以很好的控制工程質(zhì)量。綜合管廊項(xiàng)目建成后將會有長期的運(yùn)維階段，利用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)可視化的檢查維修，再結(jié)合無線射頻等其他的信息化技術(shù)，可形成智能化的管廊監(jiān)測系統(tǒng)，提高運(yùn)維管理效率。

3? BIM技術(shù)在綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期中應(yīng)用流程

因?yàn)锽IM技術(shù)的應(yīng)用是基于三維參數(shù)化模型的，最理想的狀態(tài)是設(shè)計(jì)院出具的設(shè)計(jì)成果就包含三維模型，而實(shí)際上大部分項(xiàng)目的設(shè)計(jì)成果仍然是以傳統(tǒng)的二維圖紙，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)階段就引入BIM技術(shù)。本文從綜合管廊項(xiàng)目前期的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、施工階段以及運(yùn)維管理階段來探討B(tài)IM技術(shù)的應(yīng)用。

3.1 設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)應(yīng)用

綜合管廊項(xiàng)目的設(shè)計(jì)一般包括管廊體的建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及機(jī)電專業(yè)設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式下，各專業(yè)的設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)完成各自的專業(yè)設(shè)計(jì)，之后進(jìn)行設(shè)計(jì)集合，此時(shí)往往會出現(xiàn)大量的各專業(yè)之間的沖突等問題，只能進(jìn)行設(shè)計(jì)返工。甚至有的設(shè)計(jì)問題會帶進(jìn)施工階段，此時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題要等待設(shè)計(jì)人員變更設(shè)計(jì)后再返工，造成極大的時(shí)間和成本的浪費(fèi)。

基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)模式下，各專業(yè)的設(shè)計(jì)在一個(gè)三維模型中同時(shí)進(jìn)行，并且各專業(yè)的設(shè)計(jì)成果可實(shí)時(shí)同步更新至該中心文件，這樣就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，以便及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方式稱為“協(xié)同設(shè)計(jì)”，協(xié)同設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

3.2 施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用

綜合管廊項(xiàng)目施工階段是整個(gè)項(xiàng)目周期內(nèi)參與方最多的階段，并且周期較長，傳統(tǒng)的參建單位對施工階段的管理基于CAD圖紙，而且彼此之間缺少溝通，存在“信息孤島”，而且施工過程信息缺少有效的留存途徑，造成信息丟失，不利于后期竣工驗(yàn)收甚至運(yùn)維階段的管理。

BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)協(xié)同施工。首先設(shè)計(jì)單位基于BIM三維模型向項(xiàng)目各參與方進(jìn)行可視化交底，最終的BIM模型移交施工階段各參與方應(yīng)用。BIM模型將設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位、施工單位、建立單位等項(xiàng)目參與方聯(lián)系在一起，同時(shí)提供了彼此之間有效的信息溝通方式，使得施工階段的管理呈現(xiàn)協(xié)同性特點(diǎn)，提高了管理效率，如圖2所示，圖中所有雙向箭頭都代表著與BIM綜合模型存在數(shù)據(jù)交換及數(shù)據(jù)反饋。

3.3 運(yùn)維階段BIM技術(shù)應(yīng)用

目前綜合管廊的管理主要存在三大問題，首先是管廊信息孤立存在，很難得到管廊和周圍環(huán)境之間的位置關(guān)系，勢必給故障的維修帶來不便。其次，綜合管廊項(xiàng)目工程具有隱蔽性特點(diǎn)，監(jiān)測系統(tǒng)有效運(yùn)行對管廊的運(yùn)行維護(hù)非常重要，我們希望一旦管線出現(xiàn)問題，能夠第一時(shí)間監(jiān)測到并把信息反饋給管理平臺，為管線的檢測和維修提供依據(jù)，而目前管廊的監(jiān)測系統(tǒng)并不成熟。最后，長期的運(yùn)維管理將會產(chǎn)生大量的信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)無法得到有效管理，也就無法傳遞給維修人員或其他入廊單位。BIM技術(shù)的應(yīng)用將有助于解決這些問題。

3.3.1 BIM+GIS技術(shù)

GIS是地理信息系統(tǒng)的簡稱，利用BIM技術(shù)建立管廊的空間信息模型，利用GIS技術(shù)建立管廊周圍的地理位置信息，兩者相結(jié)合便可以清楚地看到管廊周圍的地理環(huán)境，這對綜合管廊項(xiàng)目前期規(guī)劃設(shè)計(jì)工作帶來很大便利，避免不合理的管廊規(guī)劃帶入施工階段而浪費(fèi)資源。另外，運(yùn)維階段一旦發(fā)生管線故障需要搶修時(shí)，兩者相結(jié)合便能看到管線故障位置的周圍地理環(huán)境，進(jìn)而快速制定搶修方案，進(jìn)行檢修工作。

3.3.2 BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是將紅外傳感設(shè)備或無線射頻設(shè)備等連接到互聯(lián)網(wǎng)，目的是為需要監(jiān)控或交互的區(qū)域提供動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)。BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)綜合管廊項(xiàng)目運(yùn)維階段的智能化管理，利用傳感設(shè)備對管廊內(nèi)部進(jìn)行定位和監(jiān)控并將監(jiān)控信息反饋給智能管理平臺，這種高效準(zhǔn)確的信息反饋對及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并解決故障提供必要前提依據(jù)，無疑會給管廊運(yùn)維管理帶來很大的價(jià)值。

3.3.3 BIM+云平臺

綜合管廊項(xiàng)目運(yùn)維階段持續(xù)時(shí)間長，伴隨著長期的運(yùn)維管理工作，將會產(chǎn)生很大的數(shù)據(jù)信息，在加上管廊項(xiàng)目建成后本身自帶的大量信息，如此龐大的信息需要有效的平臺進(jìn)行管理。云平臺就是基于互聯(lián)網(wǎng)的具有強(qiáng)大計(jì)算能力的平臺，可以瞬間計(jì)算出數(shù)以萬計(jì)的數(shù)據(jù)信息，并非常擅長不同終端之間的交互聯(lián)系。綜合管廊運(yùn)維階段的大量數(shù)據(jù)就可以同步到云平臺，管理人員可以利用電腦終端或者移動(dòng)終端隨時(shí)查看云平臺上的最新數(shù)據(jù)信息，無疑也會給管廊運(yùn)維管理帶來很大的價(jià)值。

4? 總結(jié)

我國綜合管廊項(xiàng)目正在從試點(diǎn)到普遍推廣，這是該領(lǐng)域發(fā)展的大趨勢，而在設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維各個(gè)階段呈現(xiàn)出越來越多的問題阻礙著綜合管廊項(xiàng)目的推進(jìn)。BIM技術(shù)的引入實(shí)現(xiàn)管廊項(xiàng)目的協(xié)同設(shè)計(jì)和協(xié)同施工，證明了該技術(shù)在到綜合管廊項(xiàng)目管理方面的可行性。然而，從目前的研究來看，BIM技術(shù)的應(yīng)用研究仍不夠深入，比如后期的運(yùn)維管理過程中需要BIM技術(shù)與其他信息化技術(shù)的集成，BIM技術(shù)與其他信息技術(shù)的集成應(yīng)用將會為綜合管廊項(xiàng)目的全壽命周期的管理帶來更大的價(jià)值，這將是值得今后深入研究的方向。

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