BIM技術在城市地下綜合管廊中的研究與應用

李應來 （合肥市綜合管廊投資運營有限公司，安徽 合肥 230091）

0 引言

城市地下綜合管廊，又稱共同溝或共同管道，是指建于城市地下用于容納兩種及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施。即在城市地下建造一個隧道空間，將各種工程管線集于一體，設有專門的檢修口、吊裝口和監測系統，實施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”。

1 傳統綜合管廊工程的缺陷

1.1 管線綜合設計容易出現碰撞，費時費力

在城市地下綜合管廊中，存在大量的管線，避免不同的管線出現碰撞或矛盾是管線綜合設計的重點。由于管線權屬不同，管線數量、種類及布置等設計工作由不同設計單位負責，各專業獨立設計，設計依據、需求及標準不盡相同，信息交換不對稱，導致關鍵節點部位管線綜合時經常在空間上出現碰撞，一旦在施工階段出現這些問題，只能通過變更設計圖紙或者返工解決問題，既延誤了工期也增加了成本。

1.2 施工分界繁雜，工序銜接不暢

綜合管廊廊體工程施工中，需要預留各種孔洞、預埋各項構件，以便于管線及設備安裝與調試。廊體工程隨土建一并施工，機電設備及各類管線待廊體基本完成具備條件后進場，分別由不同單位、不同專業人員在廊內施工，工程體量大、專業多、周期長、系統集成復雜、管理要求較高。各參建單位之間施工界面較多，工序交叉頻繁，預埋件布置不合理導致設備無法安裝、設備安裝與管線安裝調試工序相互矛盾等問題時有發生，急需改進項目管理措施，改善項目管理手段，提高項目管理水平。

1.3 傳統的運維管理效率低，存在極大的不便

在綜合管廊項目的運維階段，因為管線專業眾多，會產生越來越龐大的信息量和數據，再加上管廊項目自身就攜帶著大量的信息，傳統的運維管理方式無法高效地處理這些信息數據，甚至很多管理文件會以紙質的形式保存，隨著時間的推移，這將給后期的資料查詢和信息反饋帶來極大的不便。

2 BIM技術在綜合管廊工程中的優勢

以BIM和GIS技術為支撐，構建滿足綜合管廊日常維護、內部導航、路線規劃以及應急管理等需求的相關定位技術，達到綜合管廊內管線設備、附屬設施以及人員的精準定位，實現三維可視化運維管理。

結合綜合管廊本體、設施設備以及各入廊管線的專業監測數據，對綜合管廊運行狀態進行綜合分析和評判，為運維管理平臺的各項業務提供可靠的數據決策支持，實現綜合管廊運維管理過程中的信息感知、儲存、分析、判斷，以達到智能化運營管理水平。

2.1 管線綜合碰撞檢測

BIM建模軟件可以構建出綜合管廊的三維立體模型，設計師可以通過軟件查看項目模型，全方位地檢查模型，并通過軟件系統對不同的管線進行碰撞檢測，生成碰撞檢測分析報告。設計師們可以通過這份分析報告在三維模型中進行調整修改，確保最終的三維模型沒有任何碰撞點，從而避免在施工階段出現碰撞問題，影響工期和增加成本。

2.2 可視化交底

傳統的工程交底一般是二維圖紙加上文字說明，但是綜合管廊項目的結構是非常復雜的，僅通過二維圖紙和文字說明無法讓技術人員充分理解圖紙表達的內容，這也就勢必會對技術人員理解圖紙造成阻礙。通過BIM技術，將現有地下管線、建筑物及周邊環境三維數字化建模，構建綜合管廊三維時空數據庫，利用三維數據可直觀展示的特點，實現碰撞、接駁等空間分析功能，提高數據庫的信息處理能力；并融入工程信息和項目信息等非空間信息，對工程項目信息進行模型化，提供數字化、可視化的工程方法，貫穿工程建設從方案到設計、建造、運營、維修、拆除的全生命周期，服務于參與工程項目的所有各方。

2.3 智能管理

BIM模型包含了項目各階段的資料和數據，項目建成后，可以將所有BIM軟件中的數據交給后期負責運維的單位。BIM模型數據庫可以查看管廊網的情況，利用BIM技術可以實現對管廊的可視化檢修，再結合RFID等其他技術，形成對綜合管廊的智能化監測系統，提高運維管理效率。

3 BIM技術在綜合管廊工程中的應用

3.1 在綜合管廊設計上的應用

3.1.1 設計管廊模型

在傳統施工過程中，城市地下管廊錯綜復雜且施工過程中考慮周圍環境及設施的安全性，利用BIM技術設計出管廊模型，合理地應用空間布置，建立模擬出管廊和周邊環境的模型。通過檢查并收集模型數據，保證了管廊空間結構的安全性，也可以科學有效地避免后期的返工問題，確保管廊的整體性。

3.1.2 管廊構件的設計拆分

通過BIM技術的設計將地下管廊模型拆分無數分部分，并劃分不同的編號，傳統設計者在看平面圖中劃分，過程容易出錯。采用BIM技術對地下城市管廊模型進行快速拆分，可以極大地提升施工效率，通過把構件空間構造信息傳遞給預制工廠，可以大大提高構件的產品合格率，進一步地節約成本，提高建設工程的施工進度。

3.2 在管廊施工方面的應用

3.2.1 優化施工組織設計

通過基于BIM的三維可視化施工信息展現與交互模式研究，添加周邊環境要素，可以全方位展示和考量綜合管廊施工全過程控制要素和實施組織方案，規避傳統管理模式信息缺失、維度有限的缺陷，進而提高施工組織可行性和優越性。

3.2.2 全面提升項目管理品質

綜合管廊施工管理過程中，圍繞著保障施工安全、把控施工進度、控制項目投資和保證工程質量這四個核心，運用BIM技術的全生命周期管理理念，承繼規劃設計、施工建造階段的各項資產信息，并結合物聯網、大數據和移動網絡等技術，匯聚融合各類信息，貫通閉合各項流程，聯通協同各個崗位，輔助和提升管理工作，以保障綜合管廊安全高質量建設。

3.3 在管廊運維方面的應用

基于BIM技術，實現對綜合管廊的運維管理，對管廊內所有設備的檔案、運行、維護、保養進行管理，集成從設計、施工階段的全過程信息，可以提供一個完備的信息化管理系統，在運維管理中實現數據集成和共享、運維管理可視化。

3.3.1 BIM技術的可視化

三維可視化技術是BIM應用的重中之重，在管廊運維平臺中，三維可視化應用在管廊三維模型展示、分析數據的疊加、基于三維的預警預案等方面。

通過管廊三維模型展示，將管廊大量復雜的數據通過圖像的方式表達出來，更直觀、更方便工作人員查看和利用這些有效數據，清晰易讀、便于操作分析，同時也能為管理人員提供有效的參考。通過三維可視化技術將管廊各項數據，包括資產數據、設施設備運行狀態參數、統計分析的結果疊加在管廊三維模型中，供工作人員隨時隨地查看。基于三維的預警預案能夠保證系統三維地理信息場景與真實設施設備場景無縫融合，且實現從大場景到設施設備精細場景的無切換、無跳轉、平滑推進顯示。操作人員可以在三維場景中任意、快速地定位、查詢、關注設備的相關信息。在三維虛擬場景中動態地模擬火災、爆炸等事故，為工作人員提供虛擬演練的數字化環境。

3.3.2 BIM技術的集成化

BIM作為一個數據分析平臺，可以將不同方面的數據進行整合，通過大數據分析，為管廊的運維提供有效的施工方案指導。管廊的三維模型，包括管廊的三維結構，管廊的進出口、臺階，管廊中供水管網、排水管網、電力線路、燃氣管線等都按實際的形狀、大小、安裝位置建模。并將綜合管廊BIM模型進行一系列線下處理，建立LOD，優化材質，通過格式轉換和加密等過程，實現系統對3D管廊模型的加載。對數據信息的更新，使數據的關聯同步，為運維環境管理和施工計劃提供信息，減少不必要的錯誤。

3.3.3 BIM技術的模擬性

在工程建設中，成本投入，環境安全等問題，很難把控。使用BIM技術可以在運維階段中形成各種模擬：施工進度的模擬，成本模擬，火災疏散路線的模擬等。通過在不同情況下的模擬，制定出合理的方案，把不可控因素影響降到最低。

4 結語

BIM技術貫穿工程建設中設計、施工、運維三個階段，通過BIM技術，使綜合管廊項目全壽命周期中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行。在前期設計過程中，BIM起著十分重要的作用，為項目決策提供了詳細的設計方案；在工程施工過程中，BIM應用加強了各專業人員之間的互相溝通，使各工作之間更加協調統一；在后期運營維護時，利用BIM承載的設備各項信息，能顯著提高綜合管廊運維階段中的管理效率。BIM技術與城市地下綜合管廊相結合，提高了工程建設的科學有效性，是城市未來基礎設施建設的發展方向。