BIM技術在地下綜合管廊工程中的應用研究

翟林

摘要 隨著我國城鎮化進程的加快，人口增長與建設用地不足的沖突日益顯著，合理地利用地下空間尤為重要。為了合理規劃和有效管理電力、通信、供熱、燃氣以及給排水等管線，城市地下綜合管廊已成為城市基礎設施建設的重要部分。地下綜合管廊具有全線空間狹小、管線密集、運維管理要求高等特點。采用BIM技術可以對城市地下綜合管廊設計、施工及運營階段提供可視化技術支撐，利于優化設計、縮短工期、方便運營。文章重點介紹BIM技術在地下綜合管廊工程設計及施工過程中的應用。

關鍵詞 地下綜合管廊;BIM技術;設計優化;施工管理

中圖分類號 TU17;TU990.3 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）10-0116-03

0 引言

為了合理規劃和有效管理電力、通信、供熱、燃氣以及給排水等管線，我國正在大力推動地下綜合管廊工程建設。地下綜合管廊工程空間狹小、管線排布密集，對設計、施工質量和運營管理均提出了較高要求，傳統的二維設計圖紙對復雜節點的表達不夠直觀，可能存在管線碰撞、高程沖突、協同效率低下等問題。BIM技術是將工程中從設計階段、施工階段到運營階段的信息集成到3D建筑模型中，通過3D可視化建模技術協調各方工作，提升工作效率。在城市地下綜合管廊工程中引入BIM技術，可以有效保證綜合管廊工程質量，減少返工，節約成本。

部分學者對BIM技術在地下綜合管廊工程中的應用展開了相關研究，白庶等[1]指出了目前城市地下綜合管廊建設施工中存在的問題，并著重研究了BIM技術在設計階段、施工階段以及維護階段的應用價值。王思琦等[2]通過Unity3d軟件進行了二次開發，建立了管廊工程協同管理平臺，一定程度上優化了管廊工程的協同管理模式。劉彬等[3]通過具體的工程實例分析了BIM技術在地下綜合管廊中的應用效果。張東杰[4]對基于GIS+BIM的管理平臺方案進行了研究，通過分析GIS技術與BIM技術的融合應用，實現了管廊工程設計的優化。鄒前等[5]基于具體的工程實例，探討了BIM技術在施工圖深化設計、施工準備和施工實施等三個階段的應用效果，并對現有針對管廊BIM技術的不足提出改進建議。戚欣[6]等重點研究了BIM技術在地下綜合管廊中施工階段的應用，從進度控制、成本管理和質量安全管理等方面研究了BIM技術的實際價值。陳秋爽等[7]以雄安新區容東綜合管廊項目為例，遵循雄安新區建設標準，按照管廊特有分解體系，從項目前期制定BIM的實施標準與有針對性的解決方案到BIM在施工現場的具體應用，系統分析BIM技術在該項目實踐中的工作流程，分析項目各階段應用BIM技術解決的項目重難點及創新應用點。張曉斌[8]通過結合市政工程施工特點，論述了BIM技術的應用優勢以及BIM技術在市政工程中的綜合應用現狀。朱偉華等[9]通過文獻綜述和總結的方法，分析了BIM的意義、研究現狀和應用，分析了BIM技術在超大跨鋼結構施工項目管理中的重要作用：BIM技術可以改善超大跨度鋼材，建筑管廊工程構件生產進入產業化階段，使項目管理更加高效。崔平等[10]簡要分析了BIM在城市綜合管廊PPP項目管理中的應用內容，結合城市綜合管廊項目管理問題，經由構建信息化智慧管理平臺、設置獨立的項目管理機構、建立政府補貼測算收費模型、編制細化地下空間管理方案，促進PPP項目的優質建設。

該文依托貴港市城市地下綜合管廊項目，利用BIM技術對建設條件最復雜的郁林路綜合管廊進行應用研究。重點對管廊吊裝口、通風口、出線井和四通井等非標段節點進行方案優化設計，利用BIM動態模型進行技術交底、提示施工過程中的潛在風險，提升工程安全性，減少返工，節約成本，取得了較好的工程效果。

1 工程概況

1.1 工程背景

該項目為貴港市城市地下綜合管廊項目，包括三條管廊總長約10 km，均為兩倉矩形斷面（其中綜合倉凈寬3.3 m、高壓電力倉凈寬1.9 m，凈高1.9 m），入廊管線包括給水、電力通信管線，雨水、污水和燃氣管線不入廊。管廊標準橫斷面如圖1所示。管廊布置在道路北側側分帶下面，管廊主體采用明挖現澆工藝進行施工。項目竣工投入運營后可實現將原本分散布置的電力、通信和給水管道等統一遷入地下綜合管廊。

1.2 工程面臨重點難點分析

（1）管廊基坑離北側建筑物較多，對基坑支護有較高的要求，需針對性設計。

（2）既有現狀道路及管線對管廊總體方案影響較大。

（3）管廊的倒虹段、通風口、吊裝口、逃生口、出線井和四通交叉井等非標節點較多，并且很多節點為組合節點，節點處理較為復雜。

（4）工程規模較大、施工標段多、施工交叉界面較多。

（5）施工涵蓋多專業交叉，各專業的協調工作量大。

（6）項目工期要求嚴格，對各要素協調要求高。

（7）深基坑、高大模板等危大工程較多，施工安全管控難度大。

（8）該項目為PPP項目，總投資已確定。由于項目可行性研究報告批復的投資估算存在部分漏項，對造價控制提出了較高的要求，需限額設計。

2 BIM技術應用

該文針對管廊設計和施工中難度較大的通風口、吊裝口、出線井和四通交叉井等節點的BIM技術應用進行介紹。

2.1 BIM模型的建立

項目選用Autodesk Revit軟件進行三維建模，建模過程中需協調各相關專業建立專業模型，在此基礎上，進一步深化模型。模型初步完成后對其進行沖突檢測，根據沖突檢測報告對模型進行反復修正。當沖突檢測通過后，優化施工圖和生成施工作業模型，并指導現場施工。主要節點BIM模型如圖2、圖3和圖4。

2.2 BIM技術校對設計圖紙

基于BIM技術生成的3D實體信息模型可以對二維施工圖紙進行校對，確保施工之前解決管廊圖紙設計中存在的問題。在該項目中通過BIM模型校對，發現了施工圖設計中存在的如下問題，并進行了優化：

（1）K3+065處出線井與管廊外雨水支管沖突。將出線井調整至K3+050解決了上述沖突。

（2）K0+320處吊裝口與通風口合建，通風口兼做吊裝口，吊裝模擬時發現通風口尺寸偏小，將原設計通風井長度由7.1 m調整為7.5 m解決了上述問題。

（3）郁林路與迎賓大道管廊交叉四通井施工圖設計時，由于四通井處是非標異型段土石方工程量計算與實際差別較大，通過BIM模型修正了工程量，為造價控制提供了有力支撐。

（4）通過BIM模擬校對，郁林路與迎賓大道管廊交叉四通井二維設計時，下層迎賓大道管廊與上層郁林路管廊管線開口不滿足給水管線和110 kV電力管線布置要求。通過調整上下層管廊聯系的開口位置及尺寸解決了上述問題。

2.3 三維動態可視化交底

精心設計是保證管廊使用功能的前提，而施工則是實現設計功能的必經階段，同時也是工程質量控制的核心階段。讓施工單位參建人員準確理解設計意圖是確保實現設計功能和高質量建設的重要保障。作為貴港市第一條城市綜合管廊，很多參建人員是第一次接觸管廊，對非標段節點進行三維動態可視化交底有助于施工技術人員比較直觀地掌握設計意圖。

基于BIM技術建立的三維模型可以實時從各個角度對地下管廊進行分析觀察，可以通過BIM模型進行放大觀察，可清晰了解各構造物之間的平面及豎向關系、管線與管線之間的排布位置、管廊與外部管線的空間關系，可以深入了解各節點的作用，運營要求。便于更合理地做好施工組織。

2.4 碰撞研究

碰撞研究是BIM技術應用的重要方向，同時也是BIM技術應用初期最易實現、最直觀、最易產生價值的功能之一。碰撞檢測在地下管廊工程中主要用于檢測各專業管線之間的碰撞、主體與其他地下結構的碰撞、主體與管廊外管線的碰撞以及主體與廊內管線之間的碰撞。

在該項目中對建立的管廊BIM模型進行碰撞檢測，專業之間的沖突、高度方向上的碰撞是考察的重點，根據BIM模型提供的碰撞檢測報告，及時對圖紙和模型進行修正，可以有效避免施工過程中的返工、停止施工等情況發生，很大程度上降低了設計變更，保障了工程進度。

2.5 BIM技術對成本管理的應用

利用BIM技術實現地下綜合管廊施工過程的成本管理，主要體現在項目施工前和項目施工過程中。

（1）在項目施工之前，利用BIM技術對工程量進行復核以掌握更精細的工程量為成本控制提供良好的基礎。

（2）施工過程中，利用BIM技術能有效達成施工人員、施工材料、施工機械之間的高效配合，從而達到控制工程造價的目的。

（3）在實際施工過程中，利用BIM技術可以將由于設計變更導致的工程量和造價變更實時體現出來，有利于業主方掌握設計變更對工程造價的影響，以便及時調整計劃。

2.6 BIM技術對施工安全管理的應用

通過可視化的BIM模型，能夠更加真實有效地對一線施工人員進行安全指導。一旦現場的施工人員發生安全問題時，可以及時通過BIM平臺上報安全隱患問題，由管理人員及時收集并上報安全隱患問題，并迅速做出相對應的處理，使問題得到有效解決?；贐IM模型的推演，標注出容易出現安全問題的部位，對施工人員加以警示，降低安全風險。

2.7 BIM技術對工程驗收的應用

該項目還開展了BIM技術在工程驗收環節的應用。在工程驗收時，將地下管廊的完成情況與BIM模型進行對比，詳細分析可能存在的問題。若該問題會影響工程整體安全質量，則必須馬上進行相應的整改。

將BIM模型與云平臺相結合，形成對應的二維碼，在施工關鍵部位粘貼，便于驗收人員在驗收時了解需要重點關注的部位，對其檢查，保證施工效果。

3 結束語

BIM技術在貴港市城市地下綜合管廊項目得到廣泛應用。利用BIM技術可以對城市地下綜合管廊進行3D可視化模擬，為設計優化、可視化交底、施工成本管控、施工安全管理和竣工驗收等提供了重要支撐。經過BIM技術的模擬、協調和優化之后，可以有效保證綜合管廊工程質量，減少返工，節約成本。

隨著數字技術的不斷發展和項目全壽命周期內全過程管理理念的普及，依托BIM技術集成項目相關各要素實現無紙化建設將成一種創新的項目建設模式，將為BIM技術提供更廣泛的應用場景。

參考文獻

[1]白庶， 蔡夢娜， 鐘雪， 等. BIM技術在城市地下綜合管廊中的應用價值分析[J]. 工程管理學報， 2018（2）： 74-78.

[2]王思琦， 王亮， 易偉同. 城市地下綜合管廊工程基于BIM技術的協同管理平臺開發與應用[J]. 施工技術， 2019（7）： 122-126+137.

[3]劉彬， 陳小亮. 基于BIM技術的城市地下綜合管廊施工仿真技術應用[J]. 四川水泥， 2019（4）： 249.

[4]張東杰. GIS+BIM技術在地下綜合管廊中的應用[J]. 低溫建筑術， 2019（11）： 121-123+133.

[5]鄒前， 吳剛剛， 孫輝， 等. BIM技術在管廊工程施工中的應用[J]. 中外公路， 2020（4）： 332-335.

[6]戚欣， 張小龍， 王婉. BIM技術在城市地下綜合管廊施工階段的應用研究[J]. 智能建筑與智慧城市， 2019（7）： 119-120+123.

[7]陳秋爽， 李超， 敖杰， 等. BIM技術在雄安新區容東綜合管廊項目中的應用[J]. 施工技術（中英文）， 2022（7）： 74-79+84.

[8]張曉斌， 霍晉波， 雷偉， 等. BIM技術在市政工程中的綜合應用研究[J]. 市政技術， 2022（2）： 201-204.

[9]朱偉華， 武學維， 張含. BIM技術在超大跨鋼結構管廊工程中的應用研究[J]. 建筑， 2022（2）： 67-68.

[10]崔平， 王繼帥， 魏京民， 等. BIM在城市綜合管廊PPP項目管理中的應用[J]. 工程建設與設計， 2022（1）： 201-203+207.