BIM技術(shù)在園區(qū)綜合管溝施工中的應用研究

探究如何將BIM技術(shù)與城市綜合管溝原理相融合，以支持園區(qū)項目的設計、施工和管理，從而提高工程質(zhì)量和施工效率。通過將城市綜合管溝原理與BIM技術(shù)相結(jié)合，可以在園區(qū)項目中實現(xiàn)更精確的設計和更高效的施工。BIM技術(shù)能夠在不同階段協(xié)同工作，減少錯誤和沖突，提高項目質(zhì)量，并在整個項目生命周期中實現(xiàn)協(xié)同管理。綜合管溝作為城市基礎設施的重要組成部分，其融合BIM技術(shù)的運用能夠顯著提升園區(qū)項目的設計、施工和管理效率。

綜合管溝； BIM技術(shù)； 施工應用

TU391.99A

市政工程市政工程

［定稿日期］2023-10-12

［作者簡介］李琦玉（1997—），女，在讀碩士，助理工程師，研究方向為建筑BIM技術(shù);李明檜（1987—），女，在讀碩士，助理工程師，研究方向建筑施工管理;林澤東（1981—），男，本科，高級工程師，從事施工技術(shù)工作;周進（1987—），男，專科，工程師，從事建筑施工管理工作。

0" 引言

綜合管溝被廣泛應用于地下管線錯綜復雜的城市道路或是功能復雜的地鐵站項目中。但在四川職業(yè)技術(shù)學院鋰電科技學院項目園區(qū)，涉及多個專業(yè)，采用傳統(tǒng)分包施工方式會導致成本和工期增加，以及存在專業(yè)管網(wǎng)交叉、重合等問題。因此，本文借鑒城市綜合管廊原理，研究結(jié)合BIM技術(shù)，采用綜合管溝方式進行設計和施工應用。

1" 國內(nèi)外綜合管溝發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

1.1" 國外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

綜合管溝最早起源于19世紀的歐洲，目前在日本、美國、加拿大等發(fā)達國家已經(jīng)廣泛建設和應用，形成了成熟的技術(shù)標準和管理模式［1］。

1.2" 國內(nèi)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

我國綜合管溝的建設起步較晚，我國于 1985 年在北京天安門開始了綜合管廊的最初建設［2］，1993年上海浦東新區(qū)建成了第一條較大規(guī)模的綜合管溝［3］。目前，我國已有多個城市和開發(fā)區(qū)規(guī)劃和建設了綜合管溝，如北京中關(guān)村、武漢王家墩中央商務區(qū)、廣州大學城、青島高新區(qū)等。但將綜合管溝施工的原理運用于園區(qū)內(nèi)的項目還比較少，對此還需加強這方面的研究與應用。

2" 工程概況

鋰電學院建設工程項目位于四川省遂寧市射洪市范圍內(nèi)，距老市政府約3.5 km，距離客運站3.8 km。項目北側(cè)臨近打鼓山，南側(cè)為富民路，西側(cè)臨近洪州大道，東側(cè)臨近銀杏大道。本項目為高等職業(yè)技術(shù)學院，占地面積約22 hm2，總建筑面積約19.89萬m2。該項目是區(qū)域職業(yè)教育中心建設的重要內(nèi)容，是學校賦能地方經(jīng)濟社會發(fā)展，推動產(chǎn)教融合的重要舉措，是一項德政工程和民生工程。項目園區(qū)涉及到電力、通信、給水、消防、燃氣等多專業(yè)，若采用專業(yè)分包的方式施工，分專業(yè)設計和施工，就存在多次開挖與回填，造成工程項目的成本和工期增加；出現(xiàn)各專業(yè)管網(wǎng)之間相互交叉、重合以及因施工在前的專業(yè)的管道放置不合理造成后施工專業(yè)的管道放置不下；管道之間滿足不了安全間距等問題。因此，項目部采用BIM技術(shù)運用于園區(qū)綜合管溝的施工中（圖1）。

3" 基于BIM的園區(qū)綜合管溝施工

3.1nbsp; 施工背景

綜合管溝具有廣泛的應用領域，如：交通與市政基礎設施、能源與輸送、工業(yè)應用和城市排水等。這些地下管道是能量傳輸、物質(zhì)傳輸、信息傳輸、排水等的重要通道，是城市正常運行和發(fā)展所必需的［4］。然而，四川職業(yè)技術(shù)學院鋰電科技學院項目園區(qū)所涵蓋的領域廣泛，包括電力、通信、給水、消防等多個專業(yè)。如果選擇采用專業(yè)分包的方式進行施工，每個專業(yè)都需要進行多次開挖和回填，這不僅增加了工程項目的總成本，還會延長工期。此外，專業(yè)分包容易導致各個專業(yè)之間的管網(wǎng)交叉、重疊問題，甚至可能因為先施工的專業(yè)管道安置不當而影響后續(xù)施工專業(yè)的管道鋪設。因此借鑒城市綜合管廊的統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設計、統(tǒng)一施工和管理的原理，同時為了節(jié)約成本，利用BIM技術(shù)的輔助采用了綜合管溝的方式進行設計和施工［5］。

3.2" 綜合管溝施工特點

3.2.1" 園區(qū)管網(wǎng)維護成本低

綜合管溝將各類管線集中布置在一條隧道內(nèi)，能避免管線互相干擾，檢查維修或是更換管線時不用反復開挖及維修園區(qū)路面，降低了園區(qū)路面的維護保養(yǎng)費用。

3.2.2" 各專業(yè)管線壽命長

園區(qū)管線集中在鋼筋混凝土管溝內(nèi)，增強了管線抗地震、冰凍、侵蝕等災害的能力，并且管溝地面設置排水明溝，防地下水侵蝕，延長管線使用壽命。

3.2.3" 空間利用效率高

園區(qū)內(nèi)采用綜合管溝施工，能夠讓園區(qū)的地下空間得到科學合理的開發(fā)利用，騰出了大量寶貴的地面空間。

3.3" 基于BIM的園區(qū)綜合管溝施工操作要點

3.3.1" 綜合管溝BIM模型建立及碰撞檢查

3.3.1.1" BIM模型建立

項目部BIM技術(shù)人員根據(jù)設計單位所給圖紙利用Revit軟件進行深化設計，根據(jù)各管廊1～50號不同的剖面圖，在Revit的“內(nèi)建模型”中，通過拉伸、放樣、放樣融合、空心拉伸等一系列工作，形成綜合管溝的土建BIM模型。土建BIM模型的建立工作中發(fā)現(xiàn)不少圖紙錯誤，和設計及甲方溝通后，及時糾正和優(yōu)化，避免了返工。模型建成后，可以對應到坐標點位觀察鋼筋混凝土管廊隧道情況，利用Revit剖切面功能，能觀測管廊隧道交接及里面的情況，方便現(xiàn)場施工（圖2）。

3.3.1.2" 碰撞檢查

由于綜合管溝是將各專業(yè)管線集中在一個隧道的布置方式，管線較為錯綜復雜，為降低前期設計不合理對后期產(chǎn)生的不利影響，項目部BIM技術(shù)人員使用紅瓦BIM協(xié)同大師平臺，對各專業(yè)BIM模型進行一個融合，打通溝通壁壘。對二維設計圖紙看不出問題的地方進行深入分析，找出問題點，及時修改，保證項目質(zhì)量，控制工程造價。

3.3.2" 施工降排水

在基坑底部的兩側(cè)會進行人工開挖，建造排水溝。排水溝尺寸為300 mm×300 mm（圖3）。

3.3.3" 溝槽開挖

土石方開挖的施工步驟：首先，必要的操作包括進行精確的測量與放線，以明確定位綜合管溝的中心軸線?；诰C合管溝的中心軸線，借助適切的坡度比，確定溝槽的開挖邊界。其次，調(diào)度投入機械設備，以著手進行土石方的挖掘工序。在土石方的挖掘工作達到完工狀態(tài)后，針對邊坡進行人工修整，以確?；拥谋砻嫫秸恢隆Ｔ诔浞烛炞C溝槽的品質(zhì)合乎規(guī)范要求之后，即可進行下一道工序的施工。

市政工程李琦玉， 李明檜， 林澤東， 等： BIM技術(shù)在園區(qū)綜合管溝施工中的應用研究——以鋰電科技學院建設項目為例

通過充分發(fā)揮BIM技術(shù)的模擬、協(xié)調(diào)和可視化特點，在準備進行溝槽開挖的階段，項目團隊中的BIM技術(shù)人員對關(guān)鍵節(jié)點進行施工工序的展示與模擬。不僅有助于更深入地理解施工工序的流程，還能夠在虛擬環(huán)境中對施工場景進行詳細的觀察與分析，進而增強對施工現(xiàn)實環(huán)境的熟悉程度。通過這種前瞻性的模擬施工，項目團隊能夠更加全面地把握每個工序的關(guān)鍵要素，發(fā)現(xiàn)潛在的沖突或問題，并提前采取相應的調(diào)整措施。這不僅可以最大程度地減少施工過程中的意外情況，還能夠優(yōu)化施工計劃，確保各個環(huán)節(jié)緊密銜接，從而提高整體施工效率。

此外，模擬施工還為項目團隊提供了一個探索不同施工方案的平臺。通過在虛擬環(huán)境中嘗試不同的策略和方法，團隊可以在實際施工前就評估其優(yōu)劣勢，從而選擇最合適的方案。這有助于在施工過程中減少調(diào)整和變更，進一步保障施工質(zhì)量的穩(wěn)定性（圖4）。

3.3.3.1" 挖掘工作

在綜合管溝的基坑開挖階段，利用反鏟挖掘機作業(yè)，采取放坡開挖的方法并進行明排水施工。為避免超挖情況，在槽底以上的30 cm范圍內(nèi)，使用人工修整方法，確保底面的平整。開挖過程中所得的土方料堆放于基坑坡頂線外3 m的位置，多余的土方料按照建設單位的指示進行處理。

3.3.3.2" 填筑工作

在填筑階段，首先，將填方范圍內(nèi)的雜物、積水等清理干凈并翻送、填平和壓實。然后進行填筑前的標高測量，確保填筑前地面高度合適。接下來，選擇符合設計規(guī)范要求的合格填料，按照分層填筑原則進行施工。每層填料都需要逐層壓實，直到形成約1 m厚的天然砂礫石加強層。

整個填筑過程將在監(jiān)理的監(jiān)控下進行，監(jiān)理工程師會對工程進展進行控制和復測，以確保填筑質(zhì)量符合設計規(guī)范的要求。根據(jù)地質(zhì)情況及綜合管溝深基坑專項施工方案專家會審意見，開挖放坡及基坑支護如圖5所示。

3.3.4" 綜合管溝附屬構(gòu)筑物

3.3.4.1" 通風井及補風井

綜合管溝設置通風井9個，補風井13個。送風口及排風口分別采用機械進風和機械排風，兩者交替設置，間距200 m左右。廊體內(nèi)部通風分為平時運行工況、巡視工況和事故通風工況3種。風機均采用就地控制、探測器自動控制、遠程控制相結(jié)合的控制方式（圖6、圖7）。

（1）常規(guī)操作情況。在通風系統(tǒng)中，風機的啟停操作采用一種融合了定時控制和溫度探測器反饋的智能調(diào)控策略。定時控制機制規(guī)定每隔3 h，風機持續(xù)運行1 h。同時，在管溝內(nèi)布置了溫度感應器，一旦探測到某一區(qū)域的氧氣濃度降至19%以下或溫度升高至40 ℃以上，感應器會發(fā)出警示信號，激活該區(qū)段的風機，強制進行空氣交換，以維護管溝內(nèi)的正常操作環(huán)境。

（2）巡視維護情況。在工作人員需要進入管溝進行巡視或設備檢修時，需事先啟動通風系統(tǒng)，確保通風設備運行1 h。僅在充分換氣后，人員方可安全進入管溝內(nèi)從事相關(guān)工作。

（3）事故響應通風狀態(tài)。綜合管溝內(nèi)劃分為多個火災隔間，當某一隔間發(fā)生事故時，對應的送風和排風機會被停止運行，隔間兩端的防火門會緊閉，以確保事故隔間的密封。一旦確認事故情況解除，對應隔間內(nèi)的送排風機將重新啟動，開展通風處理。此狀態(tài)被稱為事故通風狀態(tài)。系統(tǒng)將持續(xù)運行30 min，或直至確認有害氣體完全排除，然后恢復至平時通風工作狀態(tài)。

3.3.4.2" 水管溝檢修口

園區(qū)綜合管溝全程共有42個水管溝檢修口，上布置重型鑄鐵井蓋及支座，做法參照國標圖集《雙層井蓋》14S501-2，井口下部布置防墜網(wǎng)，保證安全（圖8）。

3.3.4.3" 集水坑

綜合管溝共有21個集水坑，集水坑的內(nèi)輪廓凈尺寸為：2.0 m×1.5 m（長×寬）、深1.5 m。集水坑配置相應的水泵、排水管及鋼格柵蓋板。鋼格柵板應滿足 《鋼格柵板及配套件第1部分：鋼格柵板》 （YB/T4001.1-2007）的相關(guān)要求。排水管穿出結(jié)構(gòu)后，接入附近的雨水井。

4" 結(jié)束語

本文深入研究了園區(qū)綜合管溝施工應用，通過以鋰電科技學院建設項目為例，通過BIM技術(shù)的應用，成功實現(xiàn)了施工過程的可視化和協(xié)調(diào)管理。探討了工程規(guī)劃設計、土方開挖、管道鋪設、附屬構(gòu)筑物施工等關(guān)鍵技術(shù)要點，解決了園區(qū)涉及多專業(yè)管線敷設造成的多次開挖與回填、各專業(yè)管網(wǎng)之間相互交叉重合、管道之間滿足不了安全間距等重難點問題，還降低了園區(qū)官網(wǎng)維護成本，延長管線壽命，提高了空間利用率。本文體現(xiàn)BIM技術(shù)及全過程思維在園區(qū)綜合管溝施工中的重要作用，呼吁進一步加強對BIM技術(shù)的研究與應用，以提升工程效率和質(zhì)量，為園區(qū)可持續(xù)發(fā)展和行業(yè)新技術(shù)應用注入新的活力。

參考文獻

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