基于BIM技術(shù)的綜合管廊設(shè)計

苗 群 韓曉瀚 錢彬杰 海 汀

(1.青島理工大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，山東 青島 266033; 2.青島理工大學(xué)建設(shè)工程監(jiān)理咨詢公司,山東 青島 266033)

基于BIM技術(shù)的綜合管廊設(shè)計

苗 群1韓曉瀚1錢彬杰1海 汀2

(1.青島理工大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，山東 青島 266033; 2.青島理工大學(xué)建設(shè)工程監(jiān)理咨詢公司,山東 青島 266033)

綜合管廊是將各種管線集約化，是城市基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化建設(shè)的趨勢，是城市發(fā)展到一定階段的必然結(jié)果。BIM是工程建設(shè)領(lǐng)域的一次技術(shù)革新，是實現(xiàn)將工程項目模擬化、信息化、智慧化的有效途徑。以山東省某綜合管廊為對象，建立地下綜合管廊BIM三維可視化模型，通過模型的信息共享和集成處理，建立基于BIM技術(shù)的綜合管廊設(shè)計協(xié)同平臺，以解決設(shè)計各專業(yè)間的信息不對稱，提高管廊設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計效率。

綜合管廊,BIM，設(shè)計

1 研究背景

城市地下綜合管廊是指在城市道路的地下空間建造一個將多種市政管線集約化，以解決各類管網(wǎng)設(shè)施能力不足、各自為政和開膛破肚、重復(fù)建設(shè)等問題，促進(jìn)地下空間綜合利用和資源共享的有限途徑。綜合管廊是城市基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化建設(shè)的趨勢，是城市發(fā)展到一定階段的必然結(jié)果。BIM(Building Information Modeling，常譯為建筑信息模型)，是在CAD等技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，是工程建設(shè)領(lǐng)域的又一次技術(shù)革命。近年來，我國政府開始大力推行綜合管廊建設(shè)，但由于國內(nèi)企業(yè)在管廊建設(shè)方面經(jīng)驗不足，目前綜合管廊在國內(nèi)仍處在研究探索和試驗階段。目前，BIM已逐步運用到國內(nèi)大型工程項目中，但在市政基礎(chǔ)設(shè)施方面的研究及應(yīng)用尚處于探索階段。國家各相關(guān)部門及地方政府陸續(xù)出臺多項支持BIM發(fā)展文件。2016年，住建部在《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出大力推進(jìn)BIM技術(shù)在綜合管廊中的應(yīng)用。正是基于這種環(huán)境背景下，本文研究BIM在城市地下綜合管廊工程設(shè)計中的應(yīng)用。

2 工程概況

以山東省某城市地下綜合管廊工程為研究對象，該管廊主體全長約4 km，位于城市主干道綠化帶下側(cè)。該綜合管廊采用單箱雙室結(jié)構(gòu)，入廊管線包括電力、通信、給水、再生水及熱力五種專業(yè)管線。該綜合管廊與相交道路采用出線井進(jìn)行管線的引入與引出，與相交道路規(guī)劃有綜合管廊設(shè)置十字出線井，其余在主要道路路口要預(yù)留直埋出線井。該工程涉及建筑、土木、給水、熱力、通信、電力等多專業(yè)領(lǐng)域，本文主要對管廊的建筑、結(jié)構(gòu)和給水、熱力、通信等采用BIM軟件進(jìn)行模型的構(gòu)建和模擬分析。

3 基于BIM技術(shù)的綜合管廊設(shè)計

本作品利用鴻業(yè)綜合管廊軟件、Revit，F(xiàn)uzor，Navisworks等軟件進(jìn)行綜合管廊三維可視化設(shè)計。通過模型的信息共享和集成處理，建立基于BIM技術(shù)的綜合管廊設(shè)計協(xié)同平臺，以解決設(shè)計各專業(yè)間的信息不對稱，提高管廊設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計效率，為綜合管廊項目精細(xì)化建造、智慧化管理提供助力。圖1為使用鴻業(yè)綜合管廊軟件和Revit軟件建成的綜合管廊模型。

3.1高效協(xié)同

通過Revit軟件可以實現(xiàn)多專業(yè)的協(xié)同工作及設(shè)計共享。工作集是BIM協(xié)作的前提，在模型創(chuàng)建過程中起到隔離與區(qū)別的作用。而中心文件是工作集工作的基礎(chǔ)，用來存儲設(shè)計文件。根據(jù)項目自身特點，本項目共創(chuàng)建管廊整體結(jié)構(gòu)、給水、再生水、通信、電力、熱力、附屬物及管廊監(jiān)控中心等八個工作集。通過網(wǎng)絡(luò)路徑保存到服務(wù)器中的一個文件夾，即中心文件夾。各專業(yè)設(shè)計師在特定工作集中設(shè)計，并與中心文件同步設(shè)計成果。在基于Revit的協(xié)同平臺上，各工作集負(fù)責(zé)人開展多專業(yè)間的協(xié)同工作，有效打破傳統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)傳遞的瓶頸。碰撞檢查在設(shè)計協(xié)同中擔(dān)當(dāng)制約與平衡的角色，貫穿整個設(shè)計協(xié)同過程。傳統(tǒng)的設(shè)計，各專業(yè)間分工明確，但相互之間的合作較為模糊，往往通過對二維設(shè)計圖紙會審優(yōu)化設(shè)計。碰撞檢查是指在工程項目施工前，對設(shè)計方案進(jìn)行空間上的檢查，對可能在施工中出現(xiàn)的沖突進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，從而減少施工返工與資源浪費。基于BIM的碰撞檢查是將所有專業(yè)的設(shè)計集中在一個模型內(nèi)，在三維可視化的環(huán)境中調(diào)整與優(yōu)化，以解決各管線間的碰撞、管線與結(jié)構(gòu)的碰撞以及空間不足以安裝與維修等問題。基于BIM的碰撞檢查，避免了以往因設(shè)計人員空間想象能力造成的設(shè)計缺陷，應(yīng)用相關(guān)BIM軟件可實現(xiàn)智能檢查碰撞點，以直觀的三維方式顯示設(shè)計中出現(xiàn)的碰撞，能顯著提高設(shè)計質(zhì)量和效率。圖2為管廊內(nèi)部管線相互碰撞。

3.2優(yōu)化方案

BIM是以工程項目的構(gòu)建信息為基礎(chǔ)建立的模型。基于BIM模型的信息庫包含全部構(gòu)件的幾何信息與非幾何信息。基于BIM的設(shè)計，可通過模擬設(shè)計出的工程項目模型及構(gòu)件在空間中的運動行為來驗證設(shè)計的合理性，比選不同方案以及優(yōu)化設(shè)計方案。

管廊工程設(shè)計需考慮管廊運營期間人員入廊檢修的凈空及凈寬要求。通過將中心文件模型導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實平臺Fuzor中，放置人物對象，對人物高度及活動屬性進(jìn)行定義，以實景漫游的方式模擬真實工作情景，可以檢測是否滿足后期運營、維修、行人需求。圖3為使用Fuzor軟件模擬行人在管廊中的活動。

3.3節(jié)點深化

傳統(tǒng)的節(jié)點深化往往采用二維圖紙展示節(jié)點的空間位置，通常獨立進(jìn)行，即使考慮其他專業(yè)，往往也只是簡單的圖紙疊加，在復(fù)雜的節(jié)點難以取得理想的效果。BIM通過三維模型直觀展示，提高復(fù)雜節(jié)點的技術(shù)交流效率，提升深化設(shè)計的準(zhǔn)確性，見圖4。利用Revit完成交叉井室中的管道設(shè)計、支吊架設(shè)計、附屬設(shè)計(包括吊裝口、通風(fēng)口、逃生口、防火墻、集水坑等)，通過對模型進(jìn)行多角度的瀏覽與分析，提高發(fā)現(xiàn)并解決復(fù)雜節(jié)點問題的效率。

4 結(jié)語

綜合管廊是城市基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化建設(shè)的趨勢，對滿足民生基本需求和提高城市綜合承載力發(fā)揮著重要作用，是保障城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。目前BIM正引發(fā)工程行業(yè)一次史無前例的徹底變革，在國內(nèi)建筑工程領(lǐng)域已取得不俗的成績，相關(guān)軟件也日趨成熟并逐漸本土化。將BIM運用到城市地下綜合管廊設(shè)計，不僅能提升設(shè)計的質(zhì)量與效率，同時能為管廊的施工和運營提供助力。

[1] 何關(guān)培.BIM總論[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2] 雷升祥.綜合管廊與管道盾構(gòu)[M].北京：中國鐵道出版社，2015.

[3] 白海龍.城市綜合管廊發(fā)展趨勢研究[J].中國市政工程，2015(6)：78-81.

[4] 姜天凌,李芳芳,蘇 杰,等.BIM在市政綜合管廊設(shè)計中的應(yīng)用[J].中國給水排水,2015,31(12):65-67.

[5] 孔 銳.城市地下綜合管廊建設(shè)與BIM技術(shù)應(yīng)用[J].工程建設(shè),2017,49(6):89-91.

TheapplicationofBIMindesignofmunicipaltunnel

MiaoQun1HanXiaohan1QianBinjie1HaiTing2

(1.SchoolofEnvironmentandMunicipalEngineering,QingdaoTechnologicalUniversity,Qingdao266033,China; 2.ProjectSupervisionandConsultationCompanyofQingdaoTechnologicalUniversity,Qingdao266033,China)

Municipal tunnel is an intensification of all kinds of pipelines, which is the trend of modernization of urban infrastructure as well as an inevitable result of the development of city. BIM is a technological innovation in the AEC industry. It is an effective way to realize the informatization, simulation and intelligence of the project. In this paper, a municipal tunnel in Shandong Province is taken as an example to establish a 3D visualization model of BIM. Through the information sharing and integration of the model, the information asymmetry between different design groups was solved and the design quality as well as efficiency of municipal tunnel was improved.

municipal tunnel, BIM, design

1009-6825(2017)29-0201-03

2017-08-09

苗 群(1961- )，男，博士，教授; 韓曉瀚(1992- )，男，在讀碩士; 錢彬杰(1993- )，男，在讀碩士;海 汀(1985- )，男，助理工程師

TU990.3

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