BIM技術(shù)在城市綜合管廊項目中的應(yīng)用

尚振科

摘要：目前，BIM技術(shù)在大型城市綜合管廊建設(shè)和運維管理中的應(yīng)用越來越普遍。在城市現(xiàn)代化和信息化建設(shè)的背景下，建筑信息管理系統(tǒng)（BIM）技術(shù)是綜合管理和運維管理的必然趨勢，在實施BIM的過程中，首先要考慮模型，其次沒有科學(xué)的模式會導(dǎo)致技術(shù)很難提高，BIM技術(shù)的價值尤其取決于BIM的實施模式。因此，推動和探索BIM在城市綜合管廊中的應(yīng)用，是當(dāng)前城市綜合管廊建設(shè)面臨的主要問題。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);綜合管廊;應(yīng)用

引言

近年來，隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市地下基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的滯后性越來越明顯，一些城市的管線網(wǎng)絡(luò)密集，影響了城市形象的提升;地下管線設(shè)施的改造、擴建、維護導(dǎo)致道路的反復(fù)開挖和擁堵，影響城市的發(fā)展和人民的生活。但管線設(shè)施進入管廊后，道路變得更干凈，城市形象得到改善。因此，綜合管廊建設(shè)是實現(xiàn)管線工程集約化、規(guī)范化管理的必要前提。

1概述

1.1綜合管廊的概念和特點

綜合管廊是指城市中心區(qū)集供熱、給排水、通信、電力、燃氣等管線于一體，并可供維修人員進出的隧道結(jié)構(gòu)。綜合管廊工程是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，具有工程環(huán)境復(fù)雜、專業(yè)管線多、運維配套附屬設(shè)施繁雜的特點，其綜合施工難度大，施工和維護的工作量增多也為BIM技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

1.2綜合管廊建設(shè)的必然性分析

傳統(tǒng)的綜合管線敷設(shè)方法雖然施工簡單，單個工程投資少，工期短，易于實現(xiàn)，但也存在一些不足之處，多家報批、多家建設(shè)導(dǎo)致地下管線分散，缺乏整體設(shè)計，造成地下空間資源浪費，道路重復(fù)開挖影響道路交通，反而增加市政建設(shè)和維護成本;管線與外界接觸更多，導(dǎo)致城市美被城市蜘蛛網(wǎng)破壞，容易造成安全事故。綜合管廊采取一次性投資，同步建設(shè)，各方使用，多方受益，不僅克服現(xiàn)存模式弊端，而且在綜合成本上得到降低和控制。

1.3BIM技術(shù)的適用性分析

BIM技術(shù)是在提高建筑業(yè)生產(chǎn)效率的背景下發(fā)展起來的，是國內(nèi)外建筑科學(xué)界和工程技術(shù)人員關(guān)注的焦點，信息模型的應(yīng)用和管理也帶來了新的思路方法、技術(shù)、平臺和相關(guān)軟件。BIM具有可視化、協(xié)同化、仿真化、優(yōu)化化、圖形化等特點，但目前在綜合管廊施工中的應(yīng)用還處于探索階段，信息化水平較低。許多科研和施工單位都做了積極的嘗試，掌握了BIM技術(shù)，為決策、設(shè)計和施工提供了支持，實現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化，節(jié)約了成本，縮短了工期，取得了良好的經(jīng)濟效益。創(chuàng)造了許多BIM技術(shù)成功應(yīng)用的典范。

2綜合管廊的建設(shè)特點

城市綜合管廊（日本稱“共同溝”、中國臺灣稱“共同管道”）是指通過市政管道接收電力、通信、給排水、供熱的地下構(gòu)筑物和附屬設(shè)施。隨著施工技術(shù)和安全技術(shù)的發(fā)展，越來越多的天然氣管線和污水管線也被納入綜合管廊中。

2.1容納管線眾多，綜合性強

據(jù)統(tǒng)計，我國地下管線種類繁多，設(shè)備所有人負責(zé)自己管線的施工和管理，沒有統(tǒng)一使用維護。在傳統(tǒng)的CAD圖形設(shè)計中，由于多個單元的參與，每個單元獨立完成設(shè)計，導(dǎo)致每個單元的管道設(shè)計結(jié)果無緊密聯(lián)系。因為原始設(shè)計是獨立進行的，在協(xié)調(diào)過程中使得工程之間的協(xié)調(diào)變得非常困難，不能充分暴露出管道間的沖突，會改變許多管道的施工結(jié)果，從而增加施工負擔(dān)，延誤工期。相反綜合管廊內(nèi)可分倉容納各類管線設(shè)施，形成新型的城市地下綜合性管理系統(tǒng)。

2.2場地環(huán)境復(fù)雜，建設(shè)難度大

為了改善城市形象，解決城市擁堵問題，將建設(shè)高密度的城市交通道路，這些路段主要分布在中心城市和周邊地區(qū)，由于地表和地下空間開發(fā)利用強度大，綜合管廊實施應(yīng)充分考慮場地的施工條件，從入廊管線的路徑設(shè)計，協(xié)調(diào)與周圍建筑物的關(guān)系入手，以保證綜合管廊和既有工程的安全。因為在管廊施工過程中開挖路面，會不可避免地造成交通中斷，從而影響人們的交通，增加了綜合管廊的施工難度。

2.3附屬設(shè)施多，提高維護性、安全性

除納入綜合管廊各類市政管線外，綜合管廊還設(shè)有照明系統(tǒng)、報警與誘導(dǎo)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，以方便運行中管廊的維護和維修。一些高風(fēng)險管線，如高壓管線和天然氣管道，也應(yīng)增加消防系統(tǒng)等輔助設(shè)施來保證管廊內(nèi)環(huán)境安全。綜合管廊內(nèi)預(yù)留人員檢修通道，設(shè)置人員設(shè)備出入口和配套必要的保障設(shè)備設(shè)施，結(jié)合現(xiàn)代化智能監(jiān)控附屬設(shè)施大大提高綜合管廊的維護性、安全性。

3 BIM技術(shù)在綜合管廊建設(shè)中的應(yīng)用

3.1創(chuàng)建協(xié)同工作平臺

BIM技術(shù)能夠為集成綜合管廊創(chuàng)建一個三維數(shù)字信息模型，該模型提供有關(guān)集成綜合管廊的所有相關(guān)信息，如幾何尺寸、結(jié)構(gòu)模型、管廊中的人員檢修通道、電力線纜及管廊運營配套的通風(fēng)、排水、監(jiān)控、通信等附屬機電設(shè)施。這些信息可以直接在綜合管廊模型中查看，并可作為信息共享的公共平臺。綜合管廊設(shè)計人員、施工人員和物業(yè)單位可以在各自的權(quán)限內(nèi)提取、修改和輸入相關(guān)信息，這些信息將在模型中實時更新。

3.2隱蔽工程及復(fù)雜節(jié)點的三維展示

采用傳統(tǒng)CAD圖形設(shè)計方法的綜合管廊，在設(shè)計過程中更多地依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗和主觀判斷。由于BIM軟件具有強大的三維可視化功能，即便綜合管廊中隱藏著大量的市政管道工程及與各類市政管道接入口、分線口等復(fù)雜節(jié)點，設(shè)計者也可以在BIM三維可視的幫助下，能看到綜合管廊的各個截面和角度。如果模型足夠精確，則隱藏的工程和復(fù)雜節(jié)點會完全符合實際情況，從而大大提高了設(shè)計精度。

3.3優(yōu)選施工方案

由于城市中心區(qū)管線分布廣泛，交通運輸繁忙，地下工程較多，施工難度大，所以應(yīng)該盡快完成綜合管廊的施工。因此，選擇合理、科學(xué)、方便的施工方案是非常重要的。在進行施工方案的策劃時，由于施工方案的BIM仿真技術(shù)可以實現(xiàn)不同方案的可行性分析與設(shè)計效率之間的零成本比較，使得策劃人員可以提前發(fā)現(xiàn)施工方案中存在的安全隱患和沖突，從而優(yōu)化施工方案。根據(jù)施工方案BIM仿真結(jié)果表明，施工人員可以選擇最佳方案，降低施工成本，節(jié)省施工時間。

3.4管線碰撞檢測

傳統(tǒng)的綜合管廊CAD設(shè)計方法表明，設(shè)計結(jié)果多為綜合管廊的平面和截面，其中每一個都是獨立設(shè)計的，沒有相關(guān)性，其他圖紙的信息需要手工更改。此外，在集成綜合管廊中有許多管道類型，導(dǎo)致會有許多不同專業(yè)的設(shè)計師。由于人員眾多，很難保證設(shè)計人員之間的充分協(xié)調(diào)，因此很容易出錯。BIM功能可用于提前確定管廊設(shè)計：需要建立建筑物和管廊的BIM模型，在管廊模型的管廊設(shè)計中使用了相應(yīng)的軟件，并根據(jù)所建立的規(guī)則自動檢測管廊中各類管道之間的碰撞及管道與管廊附屬配套設(shè)施的沖突。BIM軟件也會自動給出修正方案，但對于重要的組件，構(gòu)建和構(gòu)建組件的設(shè)計會評估碰撞并提供修改結(jié)果。

3.5運維管理

進入綜合管廊后，運維管理已成為現(xiàn)階段的一項重要任務(wù)。BIM技術(shù)在運維階段的應(yīng)用，使管理更加集成化、模塊化、可視化，大大提高了管理效率。管廊、電力線纜等其它各類入廊管線設(shè)施的日常物業(yè)管理大大降低了運營成本，提高了用戶滿意度。

3.5.1日常巡檢

通過集成BIM模型和管廊節(jié)點模型，管理者可以通過虛擬漫游的方式顯示廊道和設(shè)備的檢測過程，此外，BIM技術(shù)與管廊監(jiān)控系統(tǒng)等智能系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)對廊道和設(shè)備的實時監(jiān)控。實現(xiàn)了對管廊的遠程監(jiān)控和綜合管理，大大降低了人工成本。

3.5.2維護管理

通過建立綜合管廊模型，將設(shè)備制造商和相關(guān)設(shè)備的參數(shù)引入到模型中。設(shè)備維護計劃可以在管理平臺上根據(jù)操作標準和實際操作創(chuàng)建。一旦建立了管理平臺，當(dāng)設(shè)備設(shè)施的一部分接近維護周期節(jié)點時，通過網(wǎng)絡(luò)或移動技術(shù)自動通知維修人員對設(shè)備設(shè)施進行維護，確保設(shè)備始終處于正常運行狀態(tài)。維護管理與監(jiān)控檢測系統(tǒng)相結(jié)合，當(dāng)管廊中各類管線設(shè)備設(shè)施在工作區(qū)域發(fā)生故障后，狀態(tài)自動校準到管廊的BIM模型，維護人員可以快速確定故障的位置和原因，及時排除故障。

3.5.3應(yīng)急管理

監(jiān)控系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)壞境異常，將異常發(fā)生的地點、時間、設(shè)備信息顯示在BIM模型中，為控制人員判定是否為事故以及事故等級提供準確依據(jù)，并迅速啟動應(yīng)急預(yù)案和解決方案，從而減少事故處理時間降低事故損失。

結(jié)束語

從宏觀上看，BIM的實現(xiàn)是一項系統(tǒng)的工作。要想取得好的效果，必須從新工藝設(shè)計、強工藝協(xié)調(diào)、深服務(wù)三個方面抓好?，F(xiàn)階段BIM在綜合管廊工程中尚處于初步探索應(yīng)用時期，積極結(jié)合BIM的先進理念，從而研究和開發(fā)一種更高效、更經(jīng)濟的城市管廊建設(shè)項目實施模式是當(dāng)前市場所需。

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