BIM技術(shù)在市政綜合管廊建設(shè)運(yùn)營(yíng)中的應(yīng)用探究

摘 要：隨著城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成為一項(xiàng)重要的內(nèi)容。市政綜合管廊作為一種集污水管道、電力線纜、通信線路等各類基礎(chǔ)設(shè)施管線于一體的地下工程，能夠最大限度地減少地表空間利用，提高城市基礎(chǔ)設(shè)施的利用效率，具有重要的意義。在市政綜合管廊建設(shè)中，BIM技術(shù)能夠提供全方位的數(shù)據(jù)支持，為設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理各個(gè)環(huán)節(jié)帶來(lái)便利。本文將圍繞BIM技術(shù)在市政綜合管廊建設(shè)運(yùn)營(yíng)中的應(yīng)用展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；市政；綜合管廊；運(yùn)營(yíng)；應(yīng)用文章編號(hào)：2095-4085（2024）06-0097-03

0 引言

市政綜合管廊是一種集各種市政基礎(chǔ)設(shè)施管線于一體的地下建筑工程，其建設(shè)和運(yùn)營(yíng)需要高度協(xié)調(diào)和精確的數(shù)據(jù)管理。BIM技術(shù)作為一種智能化建模和管理工具，為市政綜合管廊的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供了強(qiáng)大的支持。

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是一種基于三維模型的智能化建模和管理技術(shù)，通過(guò)數(shù)字化建模和信息集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑項(xiàng)目各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)管理和協(xié)作。在建設(shè)項(xiàng)目施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以提高工程建設(shè)的可視化程度，提升相關(guān)管理水平，并能夠?yàn)楹罄m(xù)項(xiàng)目積累寶貴的施工數(shù)據(jù)［1］。

2 BIM技術(shù)在市政綜合管廊施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 通過(guò)查漏補(bǔ)缺降低施工管理風(fēng)險(xiǎn)

市政綜合管廊施工中，存在許多復(fù)雜的管線網(wǎng)絡(luò)需要協(xié)調(diào)管理。傳統(tǒng)的施工方式往往依靠手工繪制、二維圖紙等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，容易發(fā)生遺漏或者錯(cuò)誤。而B(niǎo)IM技術(shù)通過(guò)三維建模的方式，能夠?qū)⒉煌しN的管線在同一場(chǎng)景中進(jìn)行模擬，全面呈現(xiàn)施工情況，幫助發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。通過(guò)BIM技術(shù)，施工方能夠在施工前及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，提前解決潛在問(wèn)題，從而降低施工管理風(fēng)險(xiǎn)，提高項(xiàng)目的質(zhì)量與安全。

2.2 動(dòng)態(tài)管控施工

市政綜合管廊施工涉及多個(gè)工種和多個(gè)施工流程，需要進(jìn)行施工進(jìn)度的動(dòng)態(tài)管控。傳統(tǒng)的施工管理方法往往只能通過(guò)手工記錄和溝通來(lái)了解施工進(jìn)度，信息不及時(shí)且容易出現(xiàn)偏差。而B(niǎo)IM技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)施工進(jìn)度，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)，通過(guò)多維度的數(shù)據(jù)展示，幫助管理者更好地了解施工現(xiàn)場(chǎng)情況，并進(jìn)行有效的決策。這樣可以大大提高施工的管理效率，減少人為錯(cuò)誤，確保工期的控制［2］。

2.3 指導(dǎo)預(yù)制件加工

市政綜合管廊施工中，往往需要預(yù)制一些特定的構(gòu)件，并進(jìn)行加工和安裝。傳統(tǒng)的施工方式往往需要依靠二維圖紙指導(dǎo)加工，容易出現(xiàn)誤差和浪費(fèi)。而B(niǎo)IM技術(shù)能夠通過(guò)三維建模，生成準(zhǔn)確的預(yù)制構(gòu)件模型，指導(dǎo)加工工藝和操作。通過(guò)BIM技術(shù)，預(yù)制構(gòu)件的加工與施工可以更精準(zhǔn)地進(jìn)行，避免了加工誤差和材料浪費(fèi)，提高了加工質(zhì)量和施工效率。

3 BIM技術(shù)在綜合管廊項(xiàng)目施工圖深化階段的應(yīng)用

3.1 優(yōu)化管廊內(nèi)部空間布局

在綜合管廊項(xiàng)目施工圖深化階段，BIM技術(shù)可以幫助優(yōu)化管廊內(nèi)部空間布局，提高施工效率和安全性。具體應(yīng)用包括：（1）管線沖突分析：通過(guò)BIM模型，對(duì)管線進(jìn)行三維建模，對(duì)各個(gè)管線進(jìn)行沖突檢測(cè)和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決管線之間的沖突問(wèn)題?？梢詼p少現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的改動(dòng)和修復(fù)，提高施工效率。（2）設(shè)備布置優(yōu)化：通過(guò)BIM模型，對(duì)綜合管廊內(nèi)的各種設(shè)備進(jìn)行模擬布置和定位，實(shí)現(xiàn)合理布局和最優(yōu)位置選擇［3］?？梢员苊庠O(shè)備之間的干擾和沖突，提高設(shè)備的工作效率。（3）空間利用優(yōu)化：通過(guò)BIM模型，對(duì)綜合管廊的空間進(jìn)行劃分和優(yōu)化利用，通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬和仿真分析，確定各個(gè)功能區(qū)域的最佳位置和比例。可以提高整體空間利用率，滿足各種功能需求。

3.2 虛擬仿真漫游

BIM技術(shù)還可以在綜合管廊項(xiàng)目施工圖深化階段進(jìn)行虛擬仿真漫游，以實(shí)現(xiàn)全面的可視化呈現(xiàn)，提高施工管理和決策效果。具體應(yīng)用包括：（1）施工路徑規(guī)劃：通過(guò)BIM模型中的施工路徑分析功能，可以模擬和計(jì)算出施工路徑，確定最佳施工順序?？梢詭椭┕と藛T在不同施工階段選擇最佳的移動(dòng)路徑，減少不必要的移動(dòng)和重復(fù)施工，提高施工效率。（2）安全風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)：通過(guò)BIM模型，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)仿真技術(shù)，可以模擬和分析施工過(guò)程中的各種風(fēng)險(xiǎn)，包括高處作業(yè)、坍塌等。可以提前發(fā)現(xiàn)并預(yù)防施工中的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，從而保障施工人員的安全。（3）現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)與決策支持：將BIM模型投射到虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中，如VR眼鏡、投影等，可以實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)漫游［4］。施工管理人員可以在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中實(shí)時(shí)觀察施工現(xiàn)場(chǎng)，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)和決策支持?？梢詭椭芾砣藛T更好地理解施工情況，做出準(zhǔn)確的判斷和決策。

4 BIM技術(shù)在綜合管廊項(xiàng)目施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用

4.1 優(yōu)化施工場(chǎng)地布置

BIM技術(shù)作為一種創(chuàng)新的數(shù)字建模和管理工具，可以為工程施工提供更多的可視化和優(yōu)化選擇。針對(duì)傳統(tǒng)的施工場(chǎng)地平面布置圖轉(zhuǎn)換為三維模型的需求。通過(guò)BIM模型，可以將傳統(tǒng)的施工場(chǎng)地平面布置圖轉(zhuǎn)化為真實(shí)尺寸的三維模型，將各類施工材料和施工設(shè)備按照實(shí)際尺寸進(jìn)行布置?？梢栽谌S空間內(nèi)進(jìn)行材料和設(shè)備的優(yōu)化布局，避免沖突和障礙，提高施工效率和安全性。BIM技術(shù)可以規(guī)劃各類施工材料和施工機(jī)械進(jìn)出臨時(shí)場(chǎng)地的路線，以及臨時(shí)設(shè)施和堆場(chǎng)的布局優(yōu)化。在模型中可以模擬和計(jì)算各個(gè)路線的距離、時(shí)間和成本，為施工方提供最佳的選擇和決策支持?？梢詼p少材料的二次運(yùn)輸和設(shè)備的轉(zhuǎn)場(chǎng)頻率，節(jié)約大量時(shí)間和金錢。通過(guò)BIM模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類施工材料和施工機(jī)械的信息管理?？梢詫?duì)材料和設(shè)備進(jìn)行分類、標(biāo)識(shí)和追蹤，實(shí)時(shí)獲取其位置和狀態(tài)信息?？梢蕴峁┎牧虾驮O(shè)備的使用記錄和維護(hù)信息，方便施工方進(jìn)行資源的合理調(diào)度和管理。利用BIM模型，可以進(jìn)行施工過(guò)程的模擬和優(yōu)化分析。可以通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬和仿真，模擬和評(píng)估各種施工工藝和方法對(duì)施工效率和安全性的影響?？梢灶A(yù)測(cè)并解決潛在的問(wèn)題和沖突，提前做好方案調(diào)整和優(yōu)化，減少施工過(guò)程中的變更和修復(fù)［5］。

4.2 編制施工組織方案

在合理安排施工中所涉及的人員、材料和機(jī)械方面，BIM模型的應(yīng)用可以為市政綜合管廊的施工進(jìn)度、質(zhì)量和成本產(chǎn)生直接的影響。在人員方面，通過(guò)BIM模型可以精確計(jì)算出每個(gè)施工階段需要的施工人員數(shù)量和專業(yè)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行安排和調(diào)整。BIM模型可以模擬出施工過(guò)程中的人員分工、工作區(qū)域等，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的人員組織方案。同時(shí)，BIM模型還可以提供人員培訓(xùn)和安全教育的資料和模擬，并根據(jù)不同分工和崗位提供相應(yīng)的教育和培訓(xùn)方案，提高施工人員的技術(shù)水平和安全意識(shí)。在材料方面，BIM模型可以根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃和施工要求，模擬出不同施工階段所需的材料種類、數(shù)量和要求。可以根據(jù)BIM模型提供的信息，及時(shí)采購(gòu)和調(diào)配施工材料，避免材料浪費(fèi)和不必要的運(yùn)輸。同時(shí)，BIM模型還可以對(duì)材料進(jìn)行跟蹤和追蹤，實(shí)時(shí)了解材料的使用情況和庫(kù)存情況，方便進(jìn)行材料的補(bǔ)充和管理［6］。在機(jī)械方面，BIM模型可以模擬出施工過(guò)程中需要的施工機(jī)械種類和數(shù)量，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行安排和調(diào)整?？梢酝ㄟ^(guò)BIM模型提供的信息，優(yōu)化機(jī)械的使用效率和時(shí)間安排，減少機(jī)械的閑置時(shí)間和運(yùn)輸成本。同時(shí)，BIM模型還可以對(duì)機(jī)械進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)的計(jì)劃和提醒，延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命并減少故障率。

4.3 強(qiáng)化施工技術(shù)交底

施工圖交底是市政綜合管廊施工準(zhǔn)備階段的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于確保施工工作的順利進(jìn)行具有重要意義。傳統(tǒng)的施工圖交底主要依靠平面圖和剖面圖等方式進(jìn)行，但存在信息傳遞不清晰、理解難度大的問(wèn)題。隨著B(niǎo)IM技術(shù)和3D打印技術(shù)的發(fā)展，將其應(yīng)用于施工圖交底可以更好地解決這些問(wèn)題。將BIM技術(shù)與3D打印技術(shù)融合，設(shè)計(jì)單位可以將設(shè)計(jì)圖紙直接制作成3D模型，使綜合管廊中的每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件直接展示在施工人員面前。通過(guò)3D模型，施工人員可以直觀地了解每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件的對(duì)應(yīng)型號(hào)和實(shí)際尺寸，甚至每一處焊接點(diǎn)和螺栓孔的位置，實(shí)現(xiàn)心中有數(shù)。相比于傳統(tǒng)的平面圖和剖面圖，3D模型可以將標(biāo)準(zhǔn)件的形態(tài)、尺寸、位置等信息展現(xiàn)得更為直觀明了。施工人員在交底過(guò)程中可以通過(guò)觀察3D模型，準(zhǔn)確理解設(shè)計(jì)意圖，避免因信息不清晰而導(dǎo)致的錯(cuò)誤安裝和調(diào)整。傳統(tǒng)交底往往需要依次解釋、說(shuō)明每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件的位置和用途，耗時(shí)耗力，且容易因信息傳遞不清晰導(dǎo)致誤解。而借助3D模型，施工人員只需通過(guò)觀察模型即可直接了解每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件的具體情況，大大提高了交底的效率。同時(shí)，通過(guò)3D模型可以避免施工人員因誤解或理解不到位而導(dǎo)致的施工效果和質(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)佩戴虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，施工人員可以將3D模型映射到實(shí)際綜合管廊中，實(shí)現(xiàn)真實(shí)場(chǎng)景下的觀察和交互。這樣一來(lái)，施工人員可以在虛擬環(huán)境中實(shí)際操作、調(diào)整和驗(yàn)證，提前發(fā)現(xiàn)和解決潛在問(wèn)題，從而更好地準(zhǔn)備施工。

5 BIM技術(shù)在綜合管廊項(xiàng)目施工階段的應(yīng)用

5.1 施工質(zhì)量管理

在市政綜合管廊施工初期，由于需要開(kāi)挖大體量的基坑，這會(huì)對(duì)周邊建筑物的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。為了確?；又ёo(hù)的安全性和穩(wěn)定性，可以利用BIM系統(tǒng)進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)施的數(shù)據(jù)模擬。例如，可以將拉森鋼板樁、地下連續(xù)墻等支護(hù)設(shè)施直接進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，同時(shí)將基坑周邊的地質(zhì)數(shù)據(jù)加載到抗滑驗(yàn)算模型中進(jìn)行綜合分析和驗(yàn)算。通過(guò)BIM系統(tǒng)，可以對(duì)基坑支護(hù)進(jìn)行全方位模擬預(yù)測(cè)，從而保障基坑施工的安全性。此外，在市政綜合管廊施工過(guò)程中，會(huì)大量使用標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制件，如管道、隔離墻等。為了保證預(yù)制件的質(zhì)量，可以采用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行全覆蓋式的掃描測(cè)量。通過(guò)三維激光掃描，可以快速且精準(zhǔn)地獲取預(yù)制件的實(shí)際尺寸和形態(tài)數(shù)據(jù)，并與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行比對(duì)，確保其實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)模型的誤差在合理范圍內(nèi)。這樣可以有效減少人為測(cè)量誤差，提高預(yù)制件的質(zhì)量控制水平。綜合運(yùn)用BIM模型系統(tǒng)和三維激光掃描技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的數(shù)字化管理和控制。通過(guò)BIM模型系統(tǒng)，可以對(duì)基坑支護(hù)、預(yù)制件等關(guān)鍵施工要素進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)，為施工過(guò)程中的安全控制提供依據(jù)。同時(shí)，通過(guò)三維激光掃描技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)制件的精準(zhǔn)測(cè)量，確保施工過(guò)程中預(yù)制件的尺寸和形態(tài)與設(shè)計(jì)模型的一致性。

5.2 施工進(jìn)度管理

通過(guò)應(yīng)用BIM系統(tǒng)模型，項(xiàng)目管理人員可以對(duì)市政綜合管廊施工的進(jìn)度進(jìn)行精細(xì)化管理和控制。首先，可以將項(xiàng)目計(jì)劃和進(jìn)度信息導(dǎo)入到BIM模型中，將施工過(guò)程分解為各個(gè)工序和任務(wù)，并為每個(gè)工序和任務(wù)分配相應(yīng)的時(shí)間和資源。通過(guò)模型的可視化展示，項(xiàng)目管理人員可以直觀地了解工程進(jìn)度的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)度落后的工序。其次，可以將預(yù)制件的制造和交付計(jì)劃與BIM模型中的相應(yīng)位置和時(shí)間進(jìn)行關(guān)聯(lián)。通過(guò)與預(yù)制件制造商的信息交互，可以及時(shí)更新預(yù)制件的制造情況，并預(yù)先安排好預(yù)制件的運(yùn)輸、搬運(yùn)和安裝計(jì)劃。這樣可以避免由于預(yù)制件供應(yīng)不及時(shí)而導(dǎo)致的施工停滯和延誤。此外，BIM模型還可以用于優(yōu)化施工進(jìn)度和資源的安排。通過(guò)模擬和分析不同施工方案的影響，并結(jié)合實(shí)際施工進(jìn)度的監(jiān)控，項(xiàng)目管理人員可以做出合理的調(diào)整，以確保施工進(jìn)度符合計(jì)劃要求。例如，在某個(gè)工序出現(xiàn)延誤時(shí)，可以通過(guò)重新安排資源和調(diào)整工序順序來(lái)彌補(bǔ)時(shí)間差。最后，BIM系統(tǒng)還可以與實(shí)際施工數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比和更新。通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)工程師和施工人員的信息交流，可以及時(shí)獲取施工進(jìn)度和質(zhì)量的數(shù)據(jù)，將其反饋到BIM模型中進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。這樣可以更準(zhǔn)確地了解施工進(jìn)度的實(shí)際情況，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。

5.3 施工安全管理

針對(duì)綜合管廊施工期間可能出現(xiàn)的高強(qiáng)度降雨情況，首先，項(xiàng)目管理人員可以在BIM模型中標(biāo)注出基坑和集水井的位置，并將水位探測(cè)儀的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型中。通過(guò)模型的可視化展示，管理人員可以直觀地了解基坑內(nèi)的積水情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水位上升的趨勢(shì)。其次，管理人員還可以將集水井內(nèi)排水泵的運(yùn)行信息與BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。這樣，可以在模型中顯示排水泵的運(yùn)行狀態(tài)、排水量等相關(guān)信息。通過(guò)觀察模型中的排水泵數(shù)據(jù)，管理人員可以了解排水泵的工作效果和排水能力，評(píng)估是否需要增加或調(diào)整排水設(shè)備來(lái)應(yīng)對(duì)高強(qiáng)度降雨的挑戰(zhàn)。同時(shí)，在BIM模型中，可以設(shè)置預(yù)警機(jī)制，當(dāng)基坑內(nèi)的水位達(dá)到一定高度時(shí)，可以自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警，提醒管理人員采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。這樣可以確保管理人員能夠及時(shí)響應(yīng)，并做出正確的決策，避免因積水引發(fā)的安全事故和工期延誤［7］。另外，在模型中還可以進(jìn)行模擬和分析，以評(píng)估不同排水措施對(duì)基坑內(nèi)積水的影響。通過(guò)模型的仿真結(jié)果，管理人員可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和方案選擇，選擇最合適的排水措施來(lái)應(yīng)對(duì)高強(qiáng)度降雨情況。最后，BIM模型還可以與其他相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行集成，例如天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)。這樣，管理人員可以通過(guò)模型與天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比和分析，及時(shí)預(yù)測(cè)降雨強(qiáng)度和時(shí)間，進(jìn)一步優(yōu)化排水預(yù)案，提前做好準(zhǔn)備。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)在市政綜合管廊建設(shè)運(yùn)營(yíng)中具有巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)市政綜合管廊建設(shè)全生命周期的全方位管理，從而提高建設(shè)效率、減少成本、優(yōu)化運(yùn)營(yíng)管理。然而，在推廣和應(yīng)用BIM技術(shù)的過(guò)程中，仍然存在一些挑戰(zhàn)，如管理機(jī)制不完善、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問(wèn)題。因此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)政策法規(guī)的制定和推廣，促進(jìn)行業(yè)間的合作與交流，提升相關(guān)人員的技術(shù)水平，以實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在市政綜合管廊建設(shè)中的最大價(jià)值。

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