地下綜合管廊BIM技術應用標準研究

劉 芳 周素文

吉林建筑大學結構工程（130000）

對于地下各種錯綜復雜的管線，地下綜合管廊在一定程度上能對出現的問題起到改善作用。地下綜合管廊的建設比傳統直埋敷設方式前期的投資大，使用年限長久，施工工藝極其復雜。

1 研究背景

地下綜合管廊是將通信、電力、熱力、燃氣、給水、排水等兩種以上的市政管線集中敷設在相應的隧道內，實施統一規劃、設計、施工和維護[1-2]。地下綜合管廊為居民的出行和交通提供了便利，避免了施工管線來回維修和敷設的困擾，更有效地避免了“馬路拉鏈”和“蜘蛛網”等相關問題。地下綜合管廊屬于城市新型的基礎設施，由于與BIM技術的相互配合，BIM技術在地下綜合管廊的建設和管理中提供了技術支撐，為城市地下管廊的施工帶來了很多便利。國內外研究人員主要是從設計、施工和運維三個方面，對BIM在地下綜合管廊中的應用進行一步步的深入研究分析[3]。國外對于BIM技術在管廊工程中的研究和應用起步較早，管廊建造的各個階段均有涉及，也會延伸到更深的領域；國內管廊的BIM技術處于推廣階段，相關的BIM技術的應用標準處于研究階段。

2 BIM技術概述

建立以BIM應用為載體的項目管理信息化，是建筑領域的一次革命。BIM是一種建筑信息模型(BuildingInformationModeling)，是建筑學、工程學及土木工程的新工具。BIM的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數字化技術，提供一個更具體的建筑工程信息庫[4]。BIM技術具備可視化、可協調性、可優化性三個特征。BIM技術為了建立一個完整的可視化模型，利用了現代化的科學技術，與之對應集合數值，將建筑結構的設計形式具體化地展現出來，不但提升項目生產效率，而且幫助工作人員更充分地整合了管廊的信息，提高質量，降低建造成本，縮短工期。BIM建筑信息型適用于項目建設的各階段，其可應用于項目全壽命周期的不同領域。應用BIM技術的標準能更好地研究項目建設的各個階段。

3 BIM技術在管廊建設中的應用

通過BIM建立的模型，人們可以一目了然。BIM技術可以對項目進行碰撞檢查和空間檢查，檢查圖紙存在的問題和專業碰撞問題等，對于經濟效益來說，縮短施工工期；對于工程效益來說，可以為后續的項目提供更好的數據；對于環境效益來說，合理利用地下空間資源，節約土地資源。BIM技術的應用價值在于能夠減少施工設計階段的誤差，提升施工效率，保障施工成本，地下綜合管廊的工程質量得到保障[5]。當人們在建筑數據模型時，信息會被慢慢積累，伴隨著規劃、設計、施工、竣工、運維階段，即建筑全生命期[6]。這些累積的信息需要被相關人員通過不同軟件共享，BIM技術的相關標準需要被指定并加以應用，相關人員在應用BIM技術時遵循這些標準，可以更高效地實現信息共享與管理。因此，對相應BIM技術的應用標準的研究就顯得尤為重要，同時為更好地推廣BIM技術奠定了基礎。

3.1 規劃階段

BIM技術的應用標準在規劃階段應側重于BIM+GIS在管廊建設中的應用，建立集成管理信息系統。BIM是把項目內部的微觀世界進行創建與落實，圍繞單一精細模型。GIS則是宏觀世界的研究，具有在地理環境中對地理數據進行處理和分析的能力。GIS技術作為一種有效的存儲和地下綜合管廊規劃管理工具在規劃階段正被廣泛采用[7]。BIM與GIS技術的結合，可以更好地服務于地下綜合管廊的建設，BIM技術負責收集整理信息，GIS負責分析、管理，將現狀的空間位置與屬性對應起來，可視化表達，實現信息的快速查詢與分析，使地下綜合管廊規劃更具有科學性。

3.2 設計階段

BIM技術的應用標準在設計階段應側重于設計、分析與優化，三維建模是BIM技術與地下綜合管廊有效結合的前提。基于BIM技術構建地下綜合管廊模型，選擇三維建模軟件作為主要的建模工具。構建全生命周期的BIM設計平臺，在BIM三維環境中進行設計、分析與優化。從傳統的內涵差異來看，其是從三維出發；對于設計平臺來說，在同一個平臺從平、立、剖及三維視圖進行設計，多重尺寸可同時準確定位；其由多個屬性參數控制，能夠自由進行模型的外觀、材質、樣式、大小的變化；使用豐富的族樣板和方便的三維創建功能，快速方便地進行設備的制作；各視圖關聯，修改平、立、剖及三維其中一個視圖，其他視圖聯動修改；以視圖的形式生成，方便，靈活，可以根據要求進行隱藏或顯示構件及添加材質；通過鏈接功能鏈接各專業模型，生成局部三維視圖，方便地進行定位和管理，同時可以導入到其他平臺進行碰撞分析檢測。利用建模軟件建立的模型具有三維顯示功能，構件具有參數化、關聯性的特點，能夠準確快速的表達建模和出圖。BIM技術中的碰撞沖突檢測功能在設計階段是應用最廣泛的最有效的功能。多專業由于管廊空間有限，管線布置形式多樣，傳統施工中無法完全避免走廊內的管道碰撞。人們就更應該研究開發相關虛擬現實技術，構建沉浸式虛擬仿真平臺。以實際項目為背景，將BIM3D模型集成到虛擬現實技術中實現場景再現，重點建立有效穩定的各程序界面，開發適應性強的插件，通過與已建建筑信息模型的連接，測試VR技術的可視化性能，充分探索其價值[8]。

3.3 施工階段

BIM技術的應用標準在施工階段應側重于施工模擬、施工質量控制、造價管理、進度管理、安全管理和材料管理等方面。質量控制的基本要求是符合質量標準，施工階段的質量控制的好壞決定著工程產品的質量[9]。施工方案的模擬離不開BIM技術，人們應當在施工過程中及時的發現問題，充分考慮各種影響因素并加以完善，合理利用時間，把控時間進度，優化資源配置，施工方案的可行性與科學性就可以確保，地下綜合管廊的整體效率就會大幅提升。對BIM項目的質量、進度、成本進行精細化管理，可以很好地控制項目，達到精細化管理的目的，使數據配置更加合理，部門與部門之間的合作更加緊密。

3.4 竣工階段

BIM技術的應用標準在竣工階段應側重于技術交底，傳統意義上的技術交底不能準確分析其復雜的搭界關系，會引起交底人與交底意見不統一。通過BIM技術交底，解決技術方案不能精細化、公開不明確或整體不夠直觀的問題。從層面問題來講，二維跨越到三維，施工人員對施工技術的理解更深入，理清每個施工環節，將工程中的所有關鍵和難點問題均進行可視化管理，實現精細化管理。在施工期間的BIM模型與各個專業的施工深化圖、施工過程數據、其他施工階段信息等具體資料進行掛接,最終成為BIM數據模型，然后進行運維方面的技術應用,為地下綜合管廊應用提供數據支持。

3.5 運維階段

BIM技術的應用標準在運維階段應側重于實現可視化管理，對于項目的全壽命周期來說，運維部分是重中之重，持續時間長，占項目周期的一半。通過BIM技術的軟件建立一個設備運行維護管理模型，實現可視化管理。BIM的優勢在于解決問題，對于出現問題的構建，能直接同步到模型中，提供了有效數據，為維修處理做好了鋪墊，保證了后期運營的順利進行。目前，數據交互的方式有兩種，其一，將所建立好的模型導出到另一軟件；其二，直接讀取模型和信息。當然，也存在一些不足，長時間的運營維護，耗費人力物力，建造和規劃設計費將大大提高，可能提高至幾倍的價格。運維階段也缺乏相應的匹配型人才，需要相應的規范性指導，權責分配受影響，市場運營機制也相應受到影響。在運行維護階段若能善加管理，建立良好的建筑物維護管理系統，則會達到事半功倍的效果。

4 結語

地下綜合管廊引領著城市建設和城市發展的潮流，BIM技術有效應用在設計、施工中，解決了地下綜合管廊各種類型的管線分屬分工明確問題，這對地下綜合管廊的設計和規劃起著重要作用，同時BIM技術的應用標準需要進一步明確[10]。目前我國BIM標準體系還不夠完善，但憑借各行各業的努力，標準作為引導性的工作正逐步展開。BIM與地下綜合管廊的結合，就其綜合效益來說，不管是環境、社會效益，都是有益的,社會在發展，時代在進步，也越來越受到政府管理部門決策層和城市管線部門的認同和接受。