BIM技術在地下綜合管廊施工過程中的應用

吳曉鵬 陳 明 張海滔

（1.廣州建筑股份有限公司，廣東 廣州 510030；2.廣州一建建設集團有限公司，廣東 廣州 510060）

0 引言

隨著我國建筑行業的蓬勃發展，越來越多的城市綜合體建設采用地下綜合管廊[1]。地下綜合管廊最大的特點就是可以允許管理人員進入并進行維修保養，從而有效地減少市政維保隊伍反復開挖路面，避免造成路面堵塞，大大提高工作人員檢修管線的效率[2]。同時地下綜合管廊將各種類型的地下管線集于一體，按不同類型分別進行擺放，有效改善了各種地下管線雜亂碰撞的局面[3]，提高了城市的現代化水平。

地下綜合管廊中各種管線密集，施工體量大而且周期長，結構節點種類多，對施工水平的要求非常高，很大程度上增大了施工難度[4]。為了解決地下管廊施工效率低的問題[5]和降低施工中產生的誤差，可以在地下管廊施工過程中運用BIM技術[6]，建立綜合管廊BIM模型用于綜合管廊全生命周期的管理，可及時發現和解決施工過程中存在的問題，實現項目智能化管理[7]。

1 工程概況

某地下綜合管廊工程位于某科技工業園的大型企業園內，其中建設內容包括：1號路（長2945.911m）、2號路（長2544.817m）、3 號路（長1929.662m）、場外施工便道（長1977m，寬6m），地下綜合管廊全長約10公里，標準段管廊體寬12.7m，高4.6m。地下綜合管廊設計為三艙段、四艙段、盾構段，均布置在道路東側綠化帶和人行道下，入廊管線分別有通信、天然氣、電力、給排水管線。綜合管廊包括出線艙、吊裝口、逃生口、通風口、控制中心建設，出線艙開挖深度達12m，疊交于綜合管廊下方，其中設計使用年限50年，安全設計等級一級，防水等級為一級。

2 綜合管廊施工過程中的重難點

由于工程復雜，參與單位較多，施工中遇到的重難點問題主要有四大類：技術問題、現場協調問題、信息溝通問題和模型負責問題，具體如下：

（1）管道涉及類型多，該綜合管廊包含了電信、天然氣、電力、給排水等管道，各管道橋架施工過程中可能產生碰撞等問題。

（2）項目工期緊，涉及專業多，對材料堆放場地要求較高。

（3）項目參與單位多，協同需求量大，可能存在信息缺少和滯后等問題。

（4）項目建模難度大。項目建模包括出線艙、吊裝口、逃生口、通風口、控制中心建設，施工形式包含盾構、明挖、頂管等，附屬結構有40多種出入口、出風口、投料口等，連接井也多達10多種。

總之，該項目施工重難點多，時間緊，任務重。針對這些問題，分別從BIM模型協同化、模型深化設計、管道碰撞檢查、技術交底、物資提取與材料管理、進度動態管控等六方面進行探究，對工程項目進行智能化管理。

3 BIM技術在不同施工階段的應用

3.1 BIM技術簡介

BIM通常稱作建筑信息模型，它利用三維數字模擬技術建立三維模型將項目結構的尺寸、定位、材料材質、規格型號等參數信息進行展示[8]。在項目建設中，通過運用BIM技術，建立綜合管廊、附屬結構內的所有建筑、設備、材料的模型，可以查看項目全過程的模型數據，并根據現場實施進度進行修改調整，在項目建設過程中發揮重要的作用。

3.2 BIM模型建立與模型協同化

地下綜合管廊信息模型主要采取Revit軟件進行精確建模，模型主要包括地下管廊主體結構，如梁、板、墻等結構模型；電信、天然氣、電力、給排水管線等各個分支口管線布置；管線支架以及頂管段、明挖段、盾構段等全專業管廊模型，如圖1所示為綜合管廊建筑信息模型。

圖1 綜合管廊建筑信息模型

在地下管廊施工過程中，由于涉及專業較多，設計師和現場工程師缺乏溝通，可能會產生碰撞、缺少、遺漏等問題，采取BIM技術建立協同化平臺，可以讓不同專業的設計師在同一平臺進行模型設計。現場工程師根據協同化模型反饋設計未發現的問題，能及時發現圖紙中存在的問題，起到“治未病”的作用。同時有利于各方進行工作交底，輔助圖紙會審，加強施工方進行進度控制、管理控制、質量控制，提高了管理人員對圖紙查漏補缺審查能力。

3.3 模型深化設計

建模分段既要考慮管廊本身坡度、轉角等物理因素，也要考慮現場施工組織、實際進度和施工縫預留等。在10km的管廊中，有三艙段、四艙段、盾構段。根據設計要求，項目管廊的洞口、預埋件、吊點等需要提前預留，通常在施工的過程中才能發現洞口的大小、位置和預埋件的尺寸、埋設位置是否準確，容易造成預留不當，產生打鑿返修等情況。此外，通信、天然氣、電力、給排水管線四個艙口分別有大量管線需要排版，采取BIM技術對管廊內設施進行優化設計，賦予各個構件材料、規格、尺寸等屬性信息，生成各個節點大樣圖，再根據實際施工需求將預埋件、洞口、橋架等按順序進行排版，使其滿足現場施工要求，減少施工過程順序混亂等問題。利用BIM進行深化設計作為項目實施管理的技術手段，通過參數化模型可進行重要管線空洞預留，將有效提高施工效率，降低施工成本。

3.4 管道碰撞檢查

地下綜合管廊的走廊里，有著各種類型的管線，施工形式包含明挖、盾構、頂管等，不僅存在輔助設施或者橋架與管線之間碰撞沖突的情況，還有預留凈空滿足不了設計要求等問題。項目采用BIM技術提前對模型進行碰撞檢查，將碰撞位置節點進行標記，共發現500多處碰撞點，根據檢查結果對碰撞的節點進行調整，將管廊內管線、橋架、吊架等重新進行合理排布，使其滿足凈空設計要求，經設計方同意進行初步優化設計，最終與設計方協調完善圖紙，提前解決各管網節點隱藏沖突等問題，減少了因變更產生的費用投資，有效避免施工后產生的返工等問題，很大程度上節約了施工成本，保障了施工工期。

3.5 技術交底

在常規技術交底過程中，難以將施工復雜節點和工藝完全呈現出來，采取BIM技術對復雜施工工藝或者節點建立三維可視化模型，使管理人員更加透徹地理解施工內容。該項目采取Ⅳ型拉森鋼板樁，通過將鋼板樁模型進行三維演示，能夠更直觀的顯示鋼板樁大小尺寸和聯鎖形式，再結合技術方案對項目施工班組進行可視化技術交底，有效檢驗了方案的可行性，使班組能夠更透徹地理解項目施工內容，提高項目管理人員技術水平，確保了工程質量。

3.6 物資提取與材料管理

BIM模型也是一個包含工程信息的數據庫，可以真實地提供管理需要的工程量信息。可以根據施工現場需求按流水段、構件等方式快速提取工程量，并輸出施工常用物資需用計劃表，為物資采購、限額領料提供準確數據，輔助工程造價管理與現場施工。根據優化后模型統計提資需求量，避免由于材料短缺而影響結構施工與下單過多造成材料浪費等一系列的問題，為限額料提供可靠數據支撐。

3.7 進度動態管控

在該項目的施工過程中，基于BIM技術管理平臺對項目的進度計劃與實際項目進展進行實時比較，輔助判斷項目進度是否符合預期并作相應調整。通過這種直觀的表現方式，項目管理人員可及時找出進度偏差，查找原因并作出相應進度調整，很好地實現了項目的進度控制。

4 結束語

綜上所述，該工程將BIM技術分別在BIM模型協同化、模型深化設計、管道碰撞檢查、技術交底等四個方面進行了運用，建立了模型協同化平臺，加強了各方的協同交流，有效減少了結構和管線設計錯漏等問題；解決了管廊支架、管線、其他設施碰撞沖突和預埋件布置、洞口布置、凈空檢查等問題；提高了施工速度，顯著減少了現場材料二次搬運等問題，節省了人力、物力等資源，縮短了工期；提高了地下管廊施工質量，有效提高了運維階段管理效率；完善了城市地下綜合管廊施工管理工作，提高了服務水平。綜合管廊施工過程中，運用BIM技術達到了精細化、模擬化、智慧化的設計、施工與運維管理。