BIM視野下城市地下綜合管廊現代化施工管理應用體系研究

梁承龍 彭來

摘要：文章以某地下綜合管廊項目為背景，應用BIM技術，融入智能制造與智慧管理，探索基于BIM的現代化施工管理體系，并采用智能制造解決方案，實現精細化裝配安裝、臨建設施的參數設計以及鋼筋料單無縫傳遞數控機床加工;采用智慧管理解決方案，實現BIM模型的優化與精準，深化項目施工與設計的協同，利用無人機攝影技術實現全真場地分析與土方的計算，為精細化施工管理提供有效手段。

關鍵詞：BIM技術;地下綜合管廊;智能制造;智慧管理

0 引言

作為有效解決城市基礎設施建設矛盾的新模式，城市地下綜合管廊的建設得到各地政府的普遍關注。它集電力、電信、燃氣、供熱、給排水等各種管線于一身，與人們的日常生活息息相關，為城市居民安居樂業提供堅實保障，是城市健康運行的重要基礎設施，也是促進城市地下空間綜合利用開發的重要舉措，被譽為城市“生命線”[1-3]。但綜合管廊管線密集繁亂，施工工藝復雜，特別在一些老城區，施工場地狹小，阻礙交通，在一定程度上阻礙了綜合管廊的建設，不利于城市改造與升級[4-5]。

隨著科技的進步和社會發展，在推動智慧城市建設和交通強國的道路上，以BIM（Building Information Modeling）技術作為信息化手段，不斷應用到市政項目中，通過計算機實現項目的虛擬建造，豐富完整的數據信息傳遞到各個參建方，避免信息的缺失和遺漏，結合三維可視化技術進行各種性能的模擬與應用，有效地指導施工，提高生產效率，從而實現項目信息化、智能化、效益化[6]。

本文探討BIM視野下城市綜合管廊現代化施工管理應用體系，融入智能制造與智慧管理，以實際項目為案例，應用BIM技術，實現高效、新型的現代化施工管理體系，有效推動智慧管廊建設，為加快建設智慧城市的進程提供解決方案，進一步提升城市品質，為建設智慧、綠色、生態的舒適區提供技術支持。

1 項目概況

本工程為某市新區的地下綜合管廊工程，沿道路的南側綠化帶設計，總長6.8 km。工程范圍內，該地下綜合管廊穿越湖泊102 m，與旁邊立交橋部位銜接，主體結構為現澆鋼筋混凝土結構，分兩次澆筑，雙倉管廊標準斷面凈空尺寸為4 m×3.1 m管道倉、2.5 m×3.15 m電力倉，如圖1、圖2所示。

本工程由中國中鐵四局集團有限公司承建，是中鐵四局在廣西的重點性工程項目。

2 工程難點與實施基礎

2.1 工程難點

該項目除體量巨大外，還存在以下難點：

（1）項目地質復雜，還需要穿越102 m的湖泊;

（2）項目與沿線多個項目存在立體交叉位置，關系復雜;

（3）項目管廊出倉管線與道路管線關系復雜;

（4）項目工期緊張。

2.2 實施基礎

為建立建筑信息化人才培養體系，公司積極與高校院所開展合作，發揮廣西交通職教集團資源優勢，與廣西交通職業技術學院BIM中心建立產學研聯盟，其后者參與編寫了《南寧市市政工程BIM實施指南》并為城市地下管廊工程BIM應用提供了系統的實施綱領。

3 組織架構與技術體系

3.1 組織架構

基于BIM技術施工管理工作需要組建工作小組，落實職責分工，制定BIM應用目標，編制實施計劃，并安排協調專員，協調現場施工和虛擬建造，BIM項目經理、BIM工程師、BIM建模員以及現場協調專員共同組建BIM項目團隊，其工作小組職責分工如表1所示。

3.2 現代化施工管理體系

本工程應用BIM技術，融入智能制造與智慧管理，探索新型現代化施工管理體系，具體如圖3所示。

4 基于BIM技術現代化施工管理應用體系的建設4.1 智能制造解決方案

4.1.1 Rebro機電預制加工

用Rebro軟件進行管廊內機電專業建模，快速管綜優化設計，如圖4所示，然后根據管道連接方式設置螺口長度，最終生成含螺紋段長度的管道下料單，并做編號處理，最后嚴格按照料單尺寸進行工廠預制加工備料，現場實現精細化裝配安裝。

4.1.2 構件庫參數化設計

為降低措施項目成本、提高施工效率，公司研制了“咬合式混凝土圍擋基礎”專利，如圖5所示，并將專利構件模型通過Revit二次開發集成到參數化族庫套包，同時族庫套包與當地價格信息相關聯，最終實現臨建設施參數化設計、裝配化施工、智能化組價。

4.1.3 鋼筋智能數控制造

為實現全專業智能制造的目標，團隊積極探索鋼筋工程智能制造技術路線，在項目部建成了鋼筋數控加工廠，研究基于Tekla平臺的鋼筋數控加工技術。目前已實現管廊標準段結構鋼筋精準套料，料單無縫傳遞數控機床加工的階段性成果，向實現全流程鋼筋智能加工的目標邁出重要一步。如圖6所示。

4.2 智慧管理解決方案

4.2.1 精細化建模

針對線型基礎設施項目“異形結構多”“數據體量大”等特點，本項目采用Bentley系列軟件作為智慧管理模塊的軟件實施體系。Bentley的Microstation具有較好的形體建模能力，能夠很好地處理管廊底板因不同地形坡度間連接產生的標高錯位的情況，使得BIM模型更加精準，更加精細。

4.2.2 協同管理平臺

使用PW協同管理平臺進行項目施工與設計的協同溝通，施工現場可在ipad端模型上，對設計缺陷進行云線標記注釋，并一鍵發布至設計單位，拋棄了索引復雜的碰撞報告形式，提高了變更確認效率。

4.2.3 全真場地分析與土方計算

采用Smart3d進行無人機影像處理，生成地形實景三維模型，再利用地形BIM模型分析永久性農田影響情況、邊坡處理情況、施工臨建布置情況等，實現全真場地分析，助力精細化施工管理。

運用無人機傾斜攝影技術結合曲面疊加計算體積的方法，快速開展管溝內土石方的挖運分析與運算;將施工場地填挖前后地貌POS信息照片導入Smart 3D軟件中將其處理為三維點云數據，將點云數據導入Civil 3D軟件中，得出相應的挖方量、填方量和凈挖方量，為工程預結算提供可靠的依據。

4.3 基礎應用實施

本項目以BIM軟件-Revit軟件作為核心建模軟件，項目組廣泛挖掘BIM應用價值，提高BIM模型的復用性，采用LOD400作為建模深度并服務于施工管理，有計劃地實施了一系列BIM技術應用，具體包括：預留預埋深化設計、液壓模車施工工藝模擬安裝過程應急逃生模擬、模板支撐體系720全景交底、專利構件AR技術交底、VR安全體驗館等。

5 結語

本項目通過BIM技術應用，融入智能制造與智慧管理，探索創建基于BIM的現代化施工管理體系，其具體應用評價如下：

（1）采用智能制造解決方案，實現精細化裝配安裝、臨建設施的參數設計以及鋼筋料單無縫傳遞數控機床加工。

（2）采用智慧管理解決方案，實現BIM模型的優化與精準，深化項目施工與設計的協同，利用無人機攝影技術實現全真場地分析與土方的計算，為精細化施工管理提供有效手段。

（3）BIM的精細化模型、三維可視化技術以及模擬優化等特性有效地指導施工，提升施工質量。

（4）本項目基于校企合作，不僅為公司實現現代化施工管理體系奠定基礎，也成功探索了一套產學研人才培養的解決方案，為后期深入校企合作提供項目經驗。

通過本項目的實施與BIM技術應用，融合智能制造與智慧管理，不僅提升地下綜合管廊施工品質，實現項目的信息化、智能化、效益化，為實現現代化施工管理奠定基礎，而且有力保障了城市健康運行。與此同時基于校企合作的模式也成功打造了一套產學研人才培養的解決方案，具有良好的應用前景和推廣價值。

參考文獻：

[1]張明明.淺談BIM技術在地下綜合管廊施工中的運用[J].建材與裝飾，2019（27）：28-29.

[2]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.

[3]黃文歡，劉 慧，劉厚全.基于Bentley的BIM技術在綜合管廊工程的應用[J].西安工程大學學報，2020，34（1）：85-90.

[4]杜云鵬.BIM技術在地下管廊工程建設中的應用[J].中華建設，2019（12）：112-113.

[5]藍美珍，潘 梁.BIM技術在地下綜合管廊建造階段的應用分析[J].中國標準化，2019（23）：155-159.

[6]劉 偉.綜合管廊工程施工技術信息化應用[J].鐵道建筑技術，2019（11）：102-104，125.

收稿日期：2020-06-10