基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

宋薇

近年來，城市化進(jìn)程不斷加快，城市發(fā)展過程中的問題也日益呈現(xiàn)出來，城市建筑面積不斷擴(kuò)大，地下管線排布方式也越來越復(fù)雜。如按照傳統(tǒng)的布局模式，線路交叉嚴(yán)重，而且也給后期管理帶來很大難題。此外，信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了城市化的進(jìn)程，同時(shí)也給城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)帶來了極大的便利?；贐IM技術(shù)的城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)具有可視化特征，能夠幫助設(shè)計(jì)人員檢查管線排布中的問題。本文就基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)及應(yīng)用展開論述，分析現(xiàn)階段城市地下綜合管廊布置中存在的問題，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

BIM技術(shù)是一種新型的建筑技術(shù)，該技術(shù)具有可視化特征，通過輸入相應(yīng)的參數(shù)就能形成三維的建筑模型，能夠給建筑單位展示具體的設(shè)計(jì)成果，提高施工質(zhì)量。近年來，城市人口劇增，城市的建設(shè)面積也逐漸擴(kuò)大，高層樓房數(shù)量增多，地下管廊布置也越來越復(fù)雜。如布置不合理會(huì)影響人們的正常生活，而且也增加了城市的建設(shè)成本。早在2015年，我國(guó)就將城市地下管廊綜合排布列為城市建設(shè)的一部分，并制定了相關(guān)的文件。在2016年，相關(guān)部門明確提出要加強(qiáng)BIM技術(shù)在城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)可視化設(shè)計(jì)。

一、現(xiàn)階段城市地下綜合管廊布置中存在的問題

城市地下管廊綜合布置是城市建設(shè)的一個(gè)重要內(nèi)容，該項(xiàng)工作對(duì)人們的正常生活影響顯著，提高地下管廊綜合設(shè)計(jì)質(zhì)量，能夠極大程度上改善人們的生活質(zhì)量?，F(xiàn)階段城市地下管廊主要是指人們生產(chǎn)或者生活中的管線和管道，一般為地下管道，能夠節(jié)約空間，但是要注重這些管道的排布順序，要均勻排布，井然有序?，F(xiàn)階段隨著城市化進(jìn)程的加快，城市建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，地下管廊布置也越來越復(fù)雜，如何優(yōu)化管廊設(shè)計(jì)成為城市發(fā)展中主要考慮的問題?，F(xiàn)階段城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)中主要存在以下四個(gè)問題。

1.各個(gè)專業(yè)管道排布不協(xié)調(diào)

目前來看，城市地下綜合管廊布置中存在的主要問題為各個(gè)專業(yè)管道排布不協(xié)調(diào)，專業(yè)不同，生產(chǎn)性質(zhì)不同，對(duì)管道的使用要求也不同，這就對(duì)城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)提出了更高的要求，要協(xié)調(diào)各個(gè)專業(yè)特征，避免管道檢查對(duì)專業(yè)發(fā)展的影響。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員沒有結(jié)合專業(yè)特征設(shè)計(jì)排布管線，導(dǎo)致專業(yè)之間管線檢查現(xiàn)象嚴(yán)重，一旦某個(gè)管道出現(xiàn)問題，不同專業(yè)的生產(chǎn)均會(huì)受到影響，牽一發(fā)而動(dòng)全身。此外，部分管線布置還涉及鐵路與鐵道施工，進(jìn)一步增大了管線排布的設(shè)計(jì)難度。

2.綜合管廊布置未體現(xiàn)區(qū)域特征

現(xiàn)階段城市地下管廊設(shè)計(jì)的范圍比較廣，且難度也比較大。實(shí)際管廊設(shè)計(jì)中，要考慮管廊的位置，有的要穿過橋梁、鐵路等，還有的在建筑物下方，不同區(qū)域的管廊布置應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求設(shè)計(jì)。但在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，部分設(shè)計(jì)人員沒有考察城市的地質(zhì)特征，導(dǎo)致不同地區(qū)的管廊布置模式相同。

3.綜合管廊布置施工工期緊張

目前來看，城市地下綜合管廊布置還存在工期緊張的問題，由于管廊布置的作業(yè)面比較大，設(shè)計(jì)要求也比較大，額外增加了設(shè)計(jì)時(shí)間，而且設(shè)計(jì)前期還要勘察城市各個(gè)地區(qū)的地形特征以及建筑分布格局，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，這就使綜合管廊布置施工工期更加緊張，施工中遇到的問題也不能及時(shí)解決，進(jìn)而增加了工程建設(shè)成本。

4.設(shè)計(jì)人員素質(zhì)低

設(shè)計(jì)人員素質(zhì)低也是影響城市地下管廊設(shè)計(jì)不合理的重要因素，目前來看，城市地下管廊施工的影響因素有多種，如管道材料以及地下空間特征等，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員沒有考慮這些問題，管道質(zhì)量不合格，容易破損，而且設(shè)計(jì)人員不了解地下空間格局，設(shè)計(jì)過程中容易出現(xiàn)管道交叉的情況。

二、基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)方案

基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)要從施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、施工階段、竣工階段設(shè)計(jì)三個(gè)方面完善，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，加快城市化的進(jìn)程。

1.施工圖設(shè)計(jì)階段

施工圖紙是整個(gè)施工的參考圖紙，其設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)施工質(zhì)量。在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可視化設(shè)計(jì)，在實(shí)際過程中，要重點(diǎn)考慮管廊廊體與入廊管線設(shè)計(jì)，進(jìn)而提高總體設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（1）構(gòu)建廊體模型

在BIM技術(shù)下，在相應(yīng)的軟件中輸入?yún)?shù)，能夠輕松構(gòu)建廊體模型，同時(shí)也能構(gòu)建管線模型與其他附屬設(shè)置的模型。模型的構(gòu)建需要按照實(shí)體建筑比例，等比例還原真實(shí)的管廊布置環(huán)境，結(jié)合實(shí)際的施工圖拼裝預(yù)制廊體，然后構(gòu)建現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模型，能夠根據(jù)實(shí)際模型找到管廊布置中存在的問題，設(shè)計(jì)人員要與技術(shù)人員溝通，進(jìn)一步更改設(shè)計(jì)內(nèi)容。附屬設(shè)施模型的構(gòu)建要考慮消防、通風(fēng)、排水等問題，并還原這些設(shè)施的模型，按照施工圖紙中這些設(shè)施的實(shí)際位置將其與管廊模型拼接。最后為管線模型構(gòu)建，要根據(jù)實(shí)際施工圖紙確定管線的排布方式，根據(jù)專業(yè)特征分類構(gòu)建，能夠查缺補(bǔ)漏。

（2）檢測(cè)模型穩(wěn)定性

模型構(gòu)建完成后，還要對(duì)模型的穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)，通過碰撞檢測(cè)判斷模型的穩(wěn)固情況。檢測(cè)的主要對(duì)象為管廊內(nèi)部及管廊和軌道交通、地下空間等，通過碰撞檢測(cè)分析模型的穩(wěn)定性，碰撞檢測(cè)后，系統(tǒng)會(huì)生成相應(yīng)的檢測(cè)報(bào)告，設(shè)計(jì)人員通過檢測(cè)報(bào)告能夠分析檢測(cè)中存在的問題，并及時(shí)更改設(shè)計(jì)方案。此外，管廊和軌道交通、地下空間的碰撞檢測(cè)中，還要運(yùn)用GPS技術(shù)對(duì)相關(guān)模型進(jìn)行定位，將生成的數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型中，能夠幫助相關(guān)人員判斷管廊位置是否與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。

（3）進(jìn)行空間優(yōu)化

在設(shè)計(jì)過程中，要注重對(duì)地下空間的優(yōu)化，根據(jù)施工圖紙組建好各個(gè)模型，然后運(yùn)用BIM軟件中的漫游功能檢測(cè)各個(gè)分段中的管廊布置情況，并與實(shí)際設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對(duì)比。BIM技術(shù)具有一定靈活性，在漫游過程中能夠?qū)崿F(xiàn)管線位置的動(dòng)態(tài)調(diào)整，優(yōu)化管道設(shè)計(jì)，提高空間利用率。

（4）實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)具有可視化設(shè)計(jì)功能，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)，保障每個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，能夠使各個(gè)環(huán)節(jié)之間更加協(xié)調(diào)，減少后續(xù)的設(shè)計(jì)變更。要根據(jù)施工圖紙完善關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建，特別是一些轉(zhuǎn)角處的節(jié)點(diǎn)或者有大型設(shè)備的位置，要還原相關(guān)的模型，能夠比較直觀的看到這些節(jié)點(diǎn)的問題，進(jìn)而進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，能夠避免一些細(xì)節(jié)性失誤。

（5）提取工程量

BIM技術(shù)不僅能夠展示實(shí)體的建筑模型，而且也能計(jì)算實(shí)際工程量，通過相應(yīng)的模型能夠?qū)С霾煌┕ろ?xiàng)目分項(xiàng)的實(shí)際工作量，以便計(jì)算工程成本。且BIM技術(shù)具有一定的靈活性，能夠調(diào)整，通過調(diào)整某個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)局部修改，與之相關(guān)的內(nèi)容也能自動(dòng)調(diào)整，不需要人員變更，靈活性更高，也能減輕設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)。通過該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)管線的分區(qū)布置。

2.施工階段

BIM在城市地下管廊施工設(shè)計(jì)方面也有重要應(yīng)用，主要應(yīng)用于預(yù)制構(gòu)件和管廊施工兩個(gè)方面。前者應(yīng)用過程中，能夠根據(jù)施工圖的實(shí)際設(shè)計(jì)要求形成相應(yīng)的模型，并將其上傳到協(xié)同管理平臺(tái)中，相關(guān)人員就可以通過手機(jī)端看到實(shí)際的施工情況，以便發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題，及時(shí)解決，避免后續(xù)返工增加整體成本。BIM技術(shù)在施工設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用能夠加快工程進(jìn)度，增加工程建設(shè)成本。此外，將該技術(shù)與GPS技術(shù)結(jié)合技術(shù)人員能夠在線檢查施工人員的施工情況，并為其提供有效的指導(dǎo)，方便技術(shù)交底工作。在施工過程中，可根據(jù)專業(yè)特征將管道用不同的顏色表示，方便施工人員布置管線，避免出錯(cuò)。

3.竣工階段

BIM技術(shù)在竣工階段也有重要應(yīng)用，通過該技術(shù)構(gòu)建的模型能夠有效銜接各個(gè)專業(yè)的施工圖、施工照片、施工階段信息以及施工過程數(shù)據(jù)等，提高各個(gè)部分的關(guān)聯(lián)性，有利于提高驗(yàn)收工作質(zhì)量，減輕驗(yàn)收人員的工作負(fù)擔(dān)，從根本上加快工程進(jìn)度，避免工期延誤。運(yùn)維單位通過分析該模型能夠優(yōu)化管理模式，提高管理效率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

三、結(jié)語

BIM技術(shù)是一種重要的建筑技術(shù)，在城市地下管廊布置中運(yùn)用該技術(shù)能夠展現(xiàn)實(shí)體的廊體模型，實(shí)現(xiàn)可視化設(shè)計(jì)。通過模型碰撞實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)模型的穩(wěn)定性，方便后續(xù)設(shè)計(jì)變更，能夠提高管道設(shè)計(jì)質(zhì)量。此外，將BIM技術(shù)與GPS技術(shù)聯(lián)合起來技術(shù)人員能夠在線檢查施工人員的施工情況，并為其提供有效的指導(dǎo)，減少工作失誤。城市地下管廊布置過程中，要注重BIM技術(shù)的應(yīng)用，全面推廣該技術(shù)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少后續(xù)工程變更對(duì)整個(gè)建設(shè)成本的影響，最大程度上節(jié)約建設(shè)成本，提高建筑單位的總體經(jīng)濟(jì)效益，帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。