BIM技術(shù)在綜合管廊工程項(xiàng)目全過(guò)程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：簡(jiǎn)要介紹了湖南邵陽(yáng)新城大道地下綜合管廊工程項(xiàng)目情況，在設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行施工區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)考察的基礎(chǔ)上，應(yīng)用BIM建筑信息模型技術(shù)開展了該項(xiàng)目管廊方案、管廊總圖、管廊主體、管廊節(jié)點(diǎn)和管廊機(jī)電等全過(guò)程設(shè)計(jì)工作，總結(jié)出了隨時(shí)展現(xiàn)施工進(jìn)程、便捷修正控制參數(shù)、優(yōu)化管線設(shè)置空間和信息溝通更為順暢等方面的BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：綜合管廊；BIM技術(shù)；全過(guò)程設(shè)計(jì)；生長(zhǎng)動(dòng)畫；控制參數(shù)

0 引言

BIM建筑信息模型技術(shù)是Autodesk公司在2002年率先提出，現(xiàn)已在全球范圍內(nèi)得到業(yè)界的認(rèn)可，從設(shè)計(jì)、施工、交底、后期維護(hù)運(yùn)營(yíng)直至項(xiàng)目的全壽命周期，它將所有信息整合于一套三維模型和協(xié)同平臺(tái)中，使設(shè)計(jì)方、施工方、運(yùn)營(yíng)部門和業(yè)主等各方人員可以基于BIM進(jìn)行協(xié)同工作。隨著BIM技術(shù)的快速發(fā)展及應(yīng)用，以及國(guó)家推薦城市綜合管廊建設(shè)的部署方案，BIM技術(shù)已經(jīng)不僅限于建筑信息模型的建設(shè)，正逐步應(yīng)用于市政工程中。

城市綜合管廊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開挖施工環(huán)境不確定，工程量大，后期運(yùn)行和維護(hù)不便，而應(yīng)用BIM技術(shù)不僅有效提高工程質(zhì)量和工作效率，減少因信息傳遞不完整而造成的損失，還能有效縮短工期，快速得出項(xiàng)目材料設(shè)備清單，節(jié)約資源、降低成本，同時(shí)有利于技術(shù)的管理、設(shè)備后期運(yùn)行和維護(hù)施工。

1 項(xiàng)目概況

位于湖南邵陽(yáng)的新城大道是城市主干道，道路總長(zhǎng)度約3000m，寬度為60m。該道路地下設(shè)計(jì)的綜合管廊分為兩艙，即綜合艙和燃?xì)馀?。其中綜合艙凈寬為4.5m，凈高為3.5m，內(nèi)設(shè)110kV電力電纜、通訊電纜、DN1200給水管線和DN500中水管線；燃?xì)馀搩魧挒?.9m，凈高為3.5m，內(nèi)設(shè)DN400燃?xì)夤芫€。兩艙壁厚均為500mm。入廊管線分布如圖1所示。

本項(xiàng)目除管廊建筑主體工程外，還包括管道主體工程、消防系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等附屬工程。采用BIM技術(shù)進(jìn)行本項(xiàng)目的全過(guò)程設(shè)計(jì)。

2 采用BIM技術(shù)進(jìn)行管廊全過(guò)程設(shè)計(jì)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)考察

為了做好綜合管廊的設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)該項(xiàng)目施工區(qū)域的周邊環(huán)境進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)考察，對(duì)項(xiàng)目用地進(jìn)行分析，了解了項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。組織各專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)外出學(xué)習(xí)，實(shí)地考察了山東濟(jì)南的地下管廊建設(shè)情況。

2.2 管廊方案設(shè)計(jì)

根據(jù)管廊專項(xiàng)規(guī)劃，確定新城大道管廊尺寸及入廊管線。利kazQ4QbLfQaENVwc/+1g3/uiTh+gVvLy78H3uSLeGUs=用BIM技術(shù)建立管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面，進(jìn)行交叉口與引出口的管廊分析。管廊覆土約為3m，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，雨水、污水管線不入廊，管廊避讓雨水、污水等重力管線。在方案討論會(huì)議中展示了管廊建模情況，并結(jié)合會(huì)議內(nèi)容對(duì)管廊建模方案進(jìn)行調(diào)整，以助于項(xiàng)目的可行性分析和各參建方參與設(shè)計(jì)。

2.3 管廊總圖設(shè)計(jì)

項(xiàng)目BIM專業(yè)分路網(wǎng)總圖建模、管廊主體建筑建模、管廊機(jī)電建模、后期渲染等多專業(yè)協(xié)同工作，在項(xiàng)目開始前需制定技術(shù)要求、協(xié)調(diào)模式、信息交換原則、問(wèn)題處理流程。

管廊BIM總圖設(shè)計(jì)先提取項(xiàng)目區(qū)位資料，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境情況進(jìn)行考察，采用Revit設(shè)計(jì)軟件對(duì)區(qū)位周邊路網(wǎng)及地形建模，SU草圖軟件對(duì)周邊建筑建模，利用Lumion即3D可視化工具對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行搭建和渲染。本項(xiàng)目由于周邊建筑復(fù)雜體量大，后期放置模型工作量較大。管廊總圖建模流程如圖2所示。

2.4 管廊主體設(shè)計(jì)

結(jié)合湖南省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)圖集《城市綜合管廊BIM技術(shù)應(yīng)用》《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)》《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)規(guī)范，對(duì)道路及管廊提供設(shè)計(jì)資料。利用Revit設(shè)計(jì)軟件創(chuàng)建管廊主體建筑及進(jìn)風(fēng)口兼逃生口、吊裝口、端部井等模型，可將外部信息用三維模型直觀表達(dá)出來(lái)。

新城大道管廊設(shè)置16個(gè)防火分區(qū)，管廊綜合艙和燃?xì)馀摲阑鸱謪^(qū)按錯(cuò)開距離不大于200m布置，其逃生口與通風(fēng)口結(jié)合布置綜合艙和燃?xì)馀摰牡跹b口分開設(shè)置。綜合艙和燃?xì)馀摲謩e含吊裝口9個(gè)、進(jìn)風(fēng)口兼逃生口8個(gè)、排風(fēng)口兼逃生口8個(gè)、引出口6個(gè)。

2.5 管廊節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

管廊BIM節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)圖上圖紙表達(dá)難理解、問(wèn)題溝通困難等問(wèn)題。三維模型可對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行局部剖面分析，最終的設(shè)計(jì)成果能以實(shí)物的形式展示出來(lái)，不同專業(yè)人員能使用模型進(jìn)行相互溝通。

三維可視化成果可將管廊預(yù)制蓋板、踏步、檢修人孔（含爬梯）、各管線空間位置關(guān)系表達(dá)清晰，可使設(shè)計(jì)缺陷一目了然，設(shè)計(jì)人員可及時(shí)進(jìn)行修正和完善，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。節(jié)點(diǎn)爆炸（立體裝配）圖如圖3所示。

2.6 管廊機(jī)電設(shè)計(jì)

管廊BIM機(jī)電設(shè)計(jì)以各主體管道為主，還包含電氣設(shè)計(jì)的配電箱柜布置、應(yīng)急照明、電纜橋架等，以及管廊通風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)等設(shè)備。

管廊BIM機(jī)電設(shè)計(jì)包含電力管道（＜110kV）、通訊管道、DN1200供水管道、DN500中水管道、DN400燃?xì)夤艿兰粗黧w管道的布置，管線的排布應(yīng)滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)范的要求。本項(xiàng)目設(shè)置2個(gè)分變電所負(fù)責(zé)供電，并設(shè)置16個(gè)管廊配電區(qū)間，設(shè)計(jì)范圍為分變電所10kV進(jìn)線電纜頭之后的變配電系統(tǒng)，包括分變電所和管廊配電區(qū)間自用負(fù)荷供配電系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、電氣照明系統(tǒng)等。

管廊每個(gè)配電區(qū)間內(nèi)設(shè)非消防負(fù)荷配電控制柜與消防負(fù)荷配電控制柜。其中非消防負(fù)荷配電控制柜由分變電所內(nèi)變壓器低壓側(cè)采用單回路樹干式配電；消防負(fù)荷配電控制柜由分變電所內(nèi)變壓器低壓側(cè)采用雙回路樹干式配電。分變電所兩側(cè)為變壓器用房，中間為低壓柜用房。分變電所布置如圖4所示。

3 BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 隨時(shí)展現(xiàn)施工進(jìn)程

本項(xiàng)目重點(diǎn)難點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的交叉口，以及地下通道的倒虹段，需要隨時(shí)了解施工進(jìn)展情況。為此，BIM建模后采用了生長(zhǎng)動(dòng)畫展示方法，交叉口下層為交叉道路管廊，上層為本項(xiàng)目管廊。管廊交叉口布置如圖5所示。

生長(zhǎng)動(dòng)畫可以直觀的展現(xiàn)管廊施工和管線安裝進(jìn)程，讓團(tuán)隊(duì)每個(gè)成員都能很好地了解整個(gè)項(xiàng)目的全貌，明確自己的角色和職責(zé)，同時(shí)提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和工作效率。生長(zhǎng)動(dòng)畫可提前預(yù)測(cè)施工中難點(diǎn)和問(wèn)題，減少返工現(xiàn)象，促進(jìn)降低工程成本和縮短施工工期。

3.2 便捷修正控制參數(shù)

BIM建模改變了傳統(tǒng)的線條繪制設(shè)計(jì)模式，利用參數(shù)控制生成地下綜合管廊模型，斷面設(shè)計(jì)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等均可通過(guò)設(shè)置和修正控制參數(shù)加以實(shí)現(xiàn)[1]。

在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，艙室的寬度、高度和厚度，各管道的長(zhǎng)度、管徑、管道間凈距等，均可通過(guò)修正控制參數(shù)來(lái)完成管道的設(shè)計(jì)及修改。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用管道設(shè)計(jì)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)一鍵生成管道支吊架模型，并在支吊架模型基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)驗(yàn)算來(lái)修正控制參數(shù)，可大幅度提高設(shè)計(jì)效率，后期更能快速出圖并統(tǒng)計(jì)工程量。

3.3 優(yōu)化管線設(shè)置空間

本項(xiàng)目涉及建筑、電力、燃?xì)?、給水等多個(gè)專業(yè)，在設(shè)計(jì)中各專業(yè)缺乏溝通，必然會(huì)出現(xiàn)管線交叉碰撞問(wèn)題。二維設(shè)計(jì)圖難以解決該問(wèn)題，從而造成返工，會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和資源，因此進(jìn)行碰撞檢查必不可少。

考慮到機(jī)電管線、設(shè)備在艙室內(nèi)的設(shè)置和檢修空間問(wèn)題，需要對(duì)管線、設(shè)備進(jìn)行綜合排布，使其整體布局有序、合理、美觀，最大程度地合理利用艙室空間。通過(guò)Revit設(shè)計(jì)軟件對(duì)綜合管線的設(shè)置空間進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。管線設(shè)置空間優(yōu)化后，對(duì)模型進(jìn)行一鍵開孔，通過(guò)軟件可準(zhǔn)確的確定機(jī)電管線、設(shè)備、艙室之間的碰撞點(diǎn)，調(diào)整碰撞點(diǎn)位置后即可設(shè)置孔洞。

使用Navisworks可視化和仿真軟件將機(jī)電模型及土建開洞模型進(jìn)行碰撞檢查，避免預(yù)留孔出現(xiàn)錯(cuò)留、多留、少留的現(xiàn)象。通過(guò)模型的碰撞檢查，可發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)圖紙之間的不協(xié)調(diào)問(wèn)題，由相關(guān)專業(yè)協(xié)同進(jìn)行修正，使管線的設(shè)置空間得到進(jìn)一步優(yōu)化。

3.4 信息溝通更為順暢

基于三維模型的可視化，建好的BIM模型可利用協(xié)同大師軟件發(fā)布，生成鏈接及提取碼，手機(jī)點(diǎn)擊鏈接即可查閱輕量化模型，使項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員內(nèi)部溝通協(xié)商、與施工單位交底更為順暢。

模型經(jīng)過(guò)Lumion可視化工具渲染全景圖后，再通過(guò)720云軟件發(fā)布，可實(shí)現(xiàn)VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，直接生成二維碼，甲方或施工方掃碼即可查看節(jié)點(diǎn)模型效果。節(jié)點(diǎn)模型二維碼如圖6所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用BIM技術(shù)不僅有效提高工程質(zhì)量和工作效率，減少因信息傳遞不完整而造成的損失，還能有效縮短工期，快速得出項(xiàng)目材料設(shè)備清單，節(jié)約資源、降低成本，同時(shí)有利于技術(shù)的管理、設(shè)備后期運(yùn)行和維護(hù)施工。

本文以湖南邵陽(yáng)新城大道地下綜合管廊工程項(xiàng)目為背景，應(yīng)用BIM建筑信息模型技術(shù)開展了該項(xiàng)目管廊方案、管廊總圖、管廊主體、管廊節(jié)點(diǎn)和管廊機(jī)電等全過(guò)程設(shè)計(jì)工作。在本項(xiàng)目全生命周期建設(shè)中貫穿使用BIM技術(shù)，制定合理化的BIM實(shí)施流程，有利于開展該工程的項(xiàng)目管理。以數(shù)字化、信息化、和可視化的方式提升工程項(xiàng)目的建設(shè)水平，做到精細(xì)化管理，從而達(dá)到項(xiàng)目設(shè)定的安全、質(zhì)量、工期、投資等各項(xiàng)管理目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張小玲，艾婷，李安強(qiáng)，等.BIM技術(shù)在地下綜合管廊中的應(yīng)用研究，2023，49（1）：98-100.