基于BIM的城市綜合管廊設(shè)計技術(shù)應(yīng)用研究

周密

摘 要：綜合管廊是承載城市給排水管線、供電管線、通訊管線等市政公共管線的集成化地下空間，是城市空間綜合利用和城市現(xiàn)代化的標志之一。BIM技術(shù)是設(shè)計方式的變革，我國建設(shè)工程設(shè)計行業(yè)正處于由傳統(tǒng)CAD設(shè)計方式向BIM 設(shè)計方式轉(zhuǎn)變的過渡期，設(shè)計企業(yè)均在探索BIM技術(shù)落地實施方案。在此背景下，本文研究基于BIM的城市綜合管廊工程的設(shè)計理論及技術(shù)方法。重點分析BIM技術(shù)對城市綜合管廊設(shè)計過程中設(shè)計業(yè)務(wù)流程、設(shè)計工作方式和設(shè)計業(yè)務(wù)產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：綜合管廊;BIM技術(shù);設(shè)計

一、城市綜合管廊設(shè)計特性分析

（一）集成化程度高。管廊中的管線種類集成化高，涵蓋了給水管道、排水管道（雨污管道）、中水管道、強電管道（電力電纜）、弱電管道（通訊管道）、燃氣管道、熱力管道等等。這些所有的管線都必須在有限的設(shè)計空間內(nèi)合理的布置，避免相互碰撞或者相互影響，例如：污水管道埋深大、燃氣管道需單獨成倉、給水管道與電力管道的敷設(shè)距離制約等。

（二）管廊設(shè)施復(fù)雜。在管廊設(shè)計時，需要充分考慮照明、通風、排水、消防、監(jiān)控、監(jiān)測等設(shè)施的全面建設(shè)，這些附屬設(shè)施的建設(shè)也為設(shè)計提高了難度，同時也提高了管道碰撞的危險系數(shù)。

（三）廊體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。傳統(tǒng)管道開槽施工方法施工完成后便將管道隱蔽，待檢修時再挖開;綜合管廊為了便于維護檢修，需要在廊體上預(yù)留檢修口、采光口、逃生口、通風口等多種預(yù)留洞口，往往需要等到管線安裝施工時才能準確確定洞口的大小和位置，只能采用后開洞口的方式實現(xiàn)管線的安裝。

（四）施工條件復(fù)雜。大型的城市綜合管廊往往會設(shè)計在城市中心地段或者交通繁忙地段，城市地下同時兼有地鐵工程、人防工程等。綜合管廊在設(shè)計定線和標準橫斷面設(shè)計的時候就要處理好與各類地下構(gòu)筑物之間的位置關(guān)系。同時，管廊自身的交匯、轉(zhuǎn)折等重要節(jié)點的設(shè)計也要充分的考慮其與周邊建筑紅線之間的距離和將來的施工環(huán)境，盡量做到與周邊設(shè)施協(xié)調(diào)共建。

二、BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

在 BIM 技術(shù)方面，國外研究及應(yīng)用相對成熟，國內(nèi)研究及應(yīng)用正處于由初步階段向深化階段發(fā)展的過渡時期，可供借鑒項目的數(shù)量并不多。在綜合管廊設(shè)計技術(shù)方面，CAD的二維設(shè)計技術(shù)已經(jīng)成熟，與之相關(guān)的規(guī)范規(guī)定也在逐步的修編過程中日趨完善。但設(shè)計的沖突性和協(xié)同性還沒有得到很好的解決，主要體現(xiàn)在CAD設(shè)計時各專業(yè)的介入時間有明顯的先后順序，使得設(shè)計主體在各專業(yè)之間直線傳遞，設(shè)計的整體性和交互性較差。BIM設(shè)計技術(shù)的介入可以使傳統(tǒng)的“線性”設(shè)計模式變成“點-面”式設(shè)計模式，各專業(yè)的設(shè)計都在中心文件的設(shè)計模型中平行展開，便于設(shè)計信息的交互，避免了修改和返工。

三、綜合管廊設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用要點分析

（一）綜合管廊BIM設(shè)計業(yè)務(wù)流程分析

以設(shè)計工作的核心任務(wù)，即施工圖設(shè)計流程為例：施工圖的設(shè)計流程可分為“協(xié)同設(shè)計階段-施工圖設(shè)計階段-設(shè)計成果交付階段”。

（1）協(xié)同設(shè)計階段。基于BIM的綜合管廊設(shè)計，在工作流程中不再進行“建筑-結(jié)構(gòu)-管網(wǎng)綜合MEP（機械、電氣、管道）”的單項線性設(shè)計，而是由各個專業(yè)建立自己的BIM模型，通過中心數(shù)據(jù)文件，將各專業(yè)的模型共建成“綜合管廊BIM模型”

（2）施工圖設(shè)計階段。各專業(yè)根據(jù)“綜合管廊BIM模型”，進行深化設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)施工圖、管網(wǎng)綜合（MEP）施工圖、建筑施工圖，預(yù)支相對應(yīng)的，還會生成各專業(yè)的BIM深化設(shè)計模型。

（3）設(shè)計成果交付階段。在施工圖紙方面，與傳統(tǒng)圖紙的審批、交付、歸檔無異，但是相較傳統(tǒng)設(shè)計流程的設(shè)計成果，使用Revit技術(shù)和建筑信息模型（BIM）生成的各個專業(yè)的施工圖紙BIM模型也要同步進行審批、交付和歸檔，以便為后期的綜合管廊運營管理，提供更直觀的數(shù)據(jù)信息平臺。

（二）綜合管廊BIM設(shè)計工作方式分析

（1）鏈接協(xié)同設(shè)計方式。該設(shè)計工作方式是設(shè)計工程師，向設(shè)計中心文件平臺，提供該專業(yè)的本地設(shè)計文件的鏈接，其他專業(yè)的設(shè)計師可通過鏈接訪問該專業(yè)的設(shè)計文件，但是不能編輯，該文件由該專業(yè)的設(shè)計工程師編輯后手動更新至數(shù)據(jù)平臺。該工作方式的信息傳遞效率較低，但對電腦等設(shè)備的要求也較低，適合于協(xié)調(diào)性要求不高、設(shè)計沖突發(fā)生概率不大的區(qū)段進行設(shè)計。

（2）集成協(xié)同設(shè)計方式。該工作方式是將各專業(yè)設(shè)計工程師的本地文件與中心數(shù)據(jù)平臺文件進行雙向同步更新，即任何一處變更，所有相關(guān)內(nèi)容隨之自動變更。所有Revit MEP模型信息都存儲在一個位置。因此，任一信息變更都可以同時有效地更新到整個模型。參數(shù)化技術(shù)能夠自動管理所有變更。

四、綜合管廊BIM設(shè)計成果交付分析

以MEP設(shè)計為例：BIM設(shè)計為暖通功能提供了針對管網(wǎng)及布管的三維建模功能，用于創(chuàng)建供暖通風系統(tǒng)。可以使用內(nèi)置的計算器一次性確定總管、支管、甚至整個系統(tǒng)的尺寸。幾乎可以在所有視圖中，通過在屏幕上拖放設(shè)計元素來移動或修改設(shè)計。BIM為電力照明和電路設(shè)計定義導(dǎo)線類型、電壓范圍、配電系統(tǒng)及需求系數(shù)，有助于確保設(shè)計中電路連接的正確性，防止過載及錯配電壓問題。BIM為給排水系統(tǒng)建模，在設(shè)計時，只需定義坡度并進行管道布局，該軟件即會自動布置所有的升高和降低，并計算管底高程。在任何一處視圖中做出修改時，所有的模型視圖及圖紙都能自動協(xié)調(diào)變更，因此始終能夠提供準確一致的設(shè)計及文檔。

此外，綜合管廊的BIM設(shè)計模型設(shè)計在解決圖紙中的錯漏碰撞等問題、管線洞口預(yù)留問題、既有管線定位及與主體的碰撞檢查、管線入廊安裝技術(shù)模擬等方面有一定的優(yōu)勢，也為后續(xù)的綜合管廊運營管理維護提供了極大的便利，未來可利用“BIM+GIS+物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)為“智慧城市”的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

五、結(jié)論與展望

BIM技術(shù)為市政綜合管廊的設(shè)計提供了便利，通過分析城市綜合管廊BIM技術(shù)的應(yīng)用方法，論證了該技術(shù)在提高綜合管廊設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率等方面起到了以下幾個方面的作用：

（一）加強了設(shè)計信息融通效率。工程師設(shè)計意圖不再通過2D施工圖流轉(zhuǎn)傳遞，而是通過中心文件，實現(xiàn)設(shè)計信息的互融共通。

（二）多種設(shè)計模式的協(xié)同設(shè)計，為城市綜合管廊這種復(fù)雜構(gòu)筑物的設(shè)計，提供了高效高質(zhì)的工作開展方式。

（三）基于BIM技術(shù)，通過參數(shù)化的三維模型進行碰撞檢查、管線綜合等應(yīng)用，提高了圖紙深化工作的效率。

未來，在城市綜合管廊的設(shè)計工作中，BIM技術(shù)的應(yīng)用還需加強設(shè)計模式的研發(fā)、應(yīng)用與深度改革，同時要不斷提高設(shè)計設(shè)備和信息載體的質(zhì)量，促進城市綜合管廊BIM設(shè)計技術(shù)更好跟快的發(fā)展。

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基金項目：湖南城建職業(yè)技術(shù)學院院級課題18KTYB05