BIM技術在城市綜合管廊全壽命周期中的應用研究

齊剛剛　莫顏飛

摘要：本文系統介紹了BIM 技術在城市綜合管廊建設過程中的應用，提出將BIM 技術與GIS、物聯網等相融合構建城市綜合管廊運維集成管理平臺，對 BIM 技術在管廊全壽命周期的應用進行探索。

關鍵詞：綜合管廊;BIM 技術;集成管理

隨著我國經濟迅猛發展，各種市政管線的不斷增多，如果繼續采用以前各走各的路、地下直埋方式，無論是檢修還是擴容都會耗費大量成本，并且還會影響地面交通、居民正常生活。因此，城市綜合管廊在大規模的新城開發以及舊城區的管線改造建設中應運而生。

一、城市地下綜合管廊概述

（一）綜合管廊的概念

綜合管廊是指在地下建設隧道空間，將電力、通訊、燃氣、供熱、給排水等各種工程管線納入其中，配設統一的消防、通風、監控及檢測維修通道等附屬設施，實施統一規劃、設計、施工及管理的重要市政基礎設施。

（二）綜合管廊建設的現實意義

1、減少路面開挖，提升道路管理水平

傳統管線通常直埋于地下，并借助道路走向形成管網。各主管部門分別對所屬管線單獨進行管理、維護和檢修。任何管線發生問題，均需對道路進行“開膛破肚”。不僅妨礙道路通行，長此以往，還使許多城市出現了不同程度的“馬路拉鏈”問題，嚴重縮短道路的使用壽命。綜合管廊對各類管線進行集成化管理，設置專門的監控及檢修通道，切實保證了道路的完整性及各類管線的耐久性[1]。

2、統一規劃設計，加快城鎮化進程

隨著我國城鎮化的不斷推進，因已有管網信息不完善致使施工中出現管線爆裂、道路塌陷等事故也屢見不鮮。為此，《國務院辦公廳關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》文件中明確指出開展城市地下管線普查及地下空間資源調查與評估，編制城市地下管線綜合規劃，統籌地下各類設施、管線布局，推動綜合管廊的建設。

3、集中規范管理，提升運維可靠性

管線是城市的生命線，其受損直接影響到居民的日常生活。目前，由于監管力度不足，政府對于老城區、老舊小區的地下管網數據掌握不完備;加之相關數據分散在城建、城市規劃、水利等多個部門，很難形成有效統一的數據庫。綜合管廊建設后為各類管線提供統一的監控、維護平臺，通過內設的現代化、智能化監控設備及規范化的管理流程，提升后期運維可靠性[2]。

二、BIM 技術在綜合管廊中的應用現狀

（一）設計階段

1、模型創建

根據管廊施工圖紙采用 BIM技術創建預制廊體、現澆結構及附屬設施的三維模型，在此基礎上整合不同專業管線的施工圖紙，創建各類管線模型。整個過程既是二維圖紙的立體呈現，也是對二維圖紙的查漏補缺，可根據反饋信息完善設計。

2、碰撞檢查

碰撞檢查是利用 BIM模型的直觀可視化，對管廊內部各專業管線間碰撞和管廊與已建地下空間、軌道交通的碰撞進行檢查。根據碰撞檢查報告，可提前調整優化管線布局方案，保證管線布局的合理性及廊體與周邊環境的協調性[3]。

3、優化設計

借助 VR 技術漫游檢查管廊各分段空間是否滿足規范要求，設計及施工人員也可在漫游過程中對各管線的位置及復雜節點的深化設計提出建議，實時進行優化。

4、工程量提取

綜合管廊模型的建立完成后，可利用 BIM軟件自動生成并提取各分項工程工程量，為項目施工準備、材料采購及各類指標控制提供數據支撐，且相應工程量數據會隨著模型優化進行聯動調整。

（二）施工階段

1、安全技術交底

施工前，技術人員通過 BIM協同平臺移動端打開輕量化模型，向施工人員展示管廊復雜部位三維模型，進行復雜節點的可視化交底，保證工程準確實施[4]。

2、預制構件生產

預制管件是裝配式管廊的主體，在工廠完成標準化制作后運輸到現場進行吊裝、拼接。借助 BIM技術可實現對預制構件的跟蹤管理，管理者可隨時監控預制構件的生產進度，及時發現可能影響工期的因素，采取相應措施進行調整。

3、管廊現場施工

在施工過程中，將 BIM數據模型與 GIS 技術相結合，輔助預制管段吊裝定位，保證管廊廊體安裝的精確度。同時，運用 BIM技術可模擬項目施工全過程，估算各階段資源需求量，檢查施工過程中容易影響工期的因素，及時調整施工組織計劃，保證施工進度，避免工期延誤。

（三）竣工階段

根據實際施工優化后的 BIM模型，匯總各專業設計施工圖、施工過程數據等資料，形成竣工階段 BIM數據模型，提交給管廊運維單位，為后續管廊應用及管理提供數據支持。

三、BIM 技術在綜合管廊全壽命周期的應用探索

綜合管廊是重要的基礎設施，是城市的生命線，與建設相比，后期運維持續時間長、成本消耗大、涉及部門多，且具有隱蔽性、復雜性、連鎖性等特點，給運維帶來了很大的難度，因此需要可靠的運維管理系統為綜合管廊的安全運行提供保障。將BIM技術與物聯網、大數據相結合，為綜合管廊的運營提供一個集成化信息管理平臺，提升運維質量及效率，將是推動管廊發展的重要方向。

城市綜合管廊運營集成管理平臺應包括以下幾個模塊：基本信息、安全監測、檢查檢測、養護維修及辦公系統。

基本信息是管廊運營維護的基礎數據，為確保系統各類數據的完整性、一致性和共享性，管理平臺應首先編制設備字典，對廊體及各類管線進行統一編碼，并結合GIS技術在BIM三維可視化模型中進行標記，同時匯總常見病害類型。

健康監測將物聯網與 BIM技術相融合，對管廊內部環境、各管線設備運行情況進行監控，其核心是建立監控應急中心，一方面接收終端傳感器的各項數據，另一方面對數據進行處理并發出下部指令。如濕度超過閾值則自動開啟除濕機;管線設備運行異常，數據超過閾值，則將該部位預警信息及相應的視頻截圖同步發送給管廊運營管理部門及管線主管部門負責人，以便及時得到妥善處理[5]。

檢查檢測是由各類管線主管部門進行，包括經常檢查、定期檢查及異常天氣或其他突發情況后的特殊檢查，檢查數據與健康監測數據進行對比分析，兩者相輔相成，共同為養護決策提供依據。

養護維修是根據健康監測及檢查檢測結果，進行的不同程度的維護。包括日常小修保養、專項的大修以及突發情況下的應急搶修。該模塊主要匯總、保存各類維修方案及過程記錄，并將維修信息鏈接至 BIM模型中，為綜合管廊的可持續發展積累數據。辦公系統即 OA 系統，由綜合管廊運營單位主導，制定統一的運營管理規章制度，完成文件傳閱、各項目流程審批以及各管線部門應急聯動等，同時還可對綜合管廊的運維成本進行管理。該系統可供管廊運維單位及各管線主管部門共同使用，根據需求賦予各單位相應的權限，實現數據共享、協同辦公的同時，也要兼顧數據的安全性。

四、結語：

目前，BIM 技術的運用有效地推動了城市綜合管廊的智能化建設，但在全壽命周期的研究還處于探索階段，尤其在管廊運營維護方面。建立集成信息管理平臺，有利于各專業部門的信息共享及協同合作，有助于綜合管廊的運營管理及長期維護，對城市綜合管廊的可持續發展具有重要意義。

參考文獻：

[1]陳萌.BIM和GIS技術在地下綜合管廊中的綜合應用[J].山西建筑，2017，43（19）：251-252.

[2]徐淦開.BIM技術在地下綜合管廊全生命周期的應用探究[J].科技與創新，2017（22）：147-148.

[3]鄭思龍.基于BIM的城市綜合管廊工程協同設計應用研究[D].西安理工大學，2017.

[4]殷憲飛.BIM技術在城市綜合管廊運營維護階段的應用研究[D].哈爾濱工業大學，2017.

[5]白庶，蔡夢娜，鐘雪，曾馳，蘇暢，謝新甜. 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，2018，32（02）：74-78.