閆黃璽

西安市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710068

城市綜合管廊是指一個地下隧道空間內(nèi)包含了不只一種地下管線所形成的地下管廊，包含供水、排水、電力、熱力、燃?xì)狻⑼ㄐ?、電視、網(wǎng)絡(luò)等管線。因?yàn)槌鞘械叵驴臻g有限，開發(fā)設(shè)置管線的時候不可能為每一個管線都設(shè)置單獨(dú)的地下隧道，所以往往會多條管線使用同一個地下隧道，以減少施工，避免地面沉降，這就形成了城市地下復(fù)雜的綜合管廊系統(tǒng)。在地下綜合管廊中，除了管線設(shè)施，還需要配備必要的基礎(chǔ)設(shè)施，以供檢查維修使用。

利用BIM技術(shù)進(jìn)行城市綜合管廊設(shè)計(jì)的主要原理是通過BIM的三維建模能力，以及當(dāng)前施工中采用的數(shù)據(jù)測繪技術(shù)，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)建立城市綜合管廊的模型，然后利用BIM技術(shù)對設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化完善，并且模擬現(xiàn)實(shí)的運(yùn)營情況，對可能出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化研究；而對于無法通過優(yōu)化設(shè)計(jì)有效解決的問題，可通過BIM技術(shù)模擬研究解決的對策，最終制訂出完善的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理方案。同時，BIM技術(shù)還會調(diào)用以往的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)城市的地下情況和綜合管廊的建設(shè)歷史，對建立的模型進(jìn)行修正和真實(shí)情況模擬，因?yàn)槌鞘芯C合管廊修建在地下，受到地下和地面的雙重影響，所以需要結(jié)合實(shí)際的地面建筑情況和未來的城市規(guī)劃進(jìn)行研究，避免出現(xiàn)地面沉降或者塌陷的情況。BIM技術(shù)還能對原有的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修正和完善，即便是在施工的過程中出現(xiàn)了問題，也可以利用BIM技術(shù)及時解決。

1 BIM技術(shù)在國內(nèi)外城市綜合管廊中的應(yīng)用 現(xiàn)狀

1.1 國外研究與開發(fā)現(xiàn)狀

國外研究學(xué)者在綜合管廊的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營等各個階段都對建筑信息模型進(jìn)行了深入研究。通過對BIM技術(shù)的全面應(yīng)用，提出了基于“BIM+”的設(shè)施管理模式，綜合了管廊和設(shè)施的信息，在很大程度上提高了綜合管廊的可靠性和綜合管廊的管理水平。此外，在此基礎(chǔ)上利用BIM（建筑信息模型）和GIS（地理信息系統(tǒng)），對綜合管道線路的初步可行性進(jìn)行了研究。為了評估項(xiàng)目的成本，選擇最佳路線，并進(jìn)一步改進(jìn)項(xiàng)目的交付方式，開發(fā)了一個集成BIM和GIS的可行性研究系統(tǒng)。

1.2 國內(nèi)研究與開發(fā)現(xiàn)狀

朱記偉等[1]利用BIM技術(shù)模擬工程難點(diǎn)部位的施工過程，優(yōu)化施工方案，同時利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工各個環(huán)節(jié)的動態(tài)一體化管理。徐誠等[2]在管廊施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)，列舉了BIM技術(shù)在管道工程施工階段的應(yīng)用實(shí)例，如在基坑支護(hù)、鋼筋計(jì)算、吊裝仿真、現(xiàn)場安裝等方面的BIM應(yīng)用實(shí)例，并對BIM技術(shù)在綜合管廊工程中的質(zhì)量控制、成本控制、進(jìn)度控制等方面的有效應(yīng)用進(jìn)行了介紹。宋薇[3]針對綜合管廊施工中的質(zhì)量控制問題，提出將BIM技術(shù)應(yīng)用于施工過程中的質(zhì)量控制措施，使工程能從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩個方面對綜合管廊施工進(jìn)行質(zhì)量控制，減少施工過程中的質(zhì)量問題。

2 BIM技術(shù)在城市綜合管廊中的應(yīng)用原理

以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建的城市地下綜合管廊運(yùn)營管理系統(tǒng)的核心思想是將基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)移植到云平臺上，將管廊主體及附屬設(shè)施信息數(shù)字化存儲在云平臺上，利用GIS技術(shù)和BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，建立管廊運(yùn)營管理的統(tǒng)一云門戶，使用戶通過移動設(shè)備，如PC、智能手機(jī)等實(shí)現(xiàn)對綜合管廊運(yùn)營過程的全面監(jiān)控。采用BIM+QR碼或RFID技術(shù)，在已有數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對綜合管廊的可視化監(jiān)控與管理，并通過通信設(shè)備對管廊監(jiān)控實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將其寫入監(jiān)控實(shí)時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。這樣可以實(shí)現(xiàn)管廊運(yùn)行整個生命周期內(nèi)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、分析和判斷，為管理部門提供決策支持。BIM的應(yīng)用，如設(shè)計(jì)方案修改，優(yōu)化、管理平臺等，為BIM技術(shù)的全面推廣和進(jìn)一步深入應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 BIM技術(shù)在城市綜合管廊中的應(yīng)用實(shí)例

案例綜合管廊位于地下建筑走廊，是設(shè)備管道的專用管廊。地下管廊寬250～430cm，凈空高度為460cm。施工現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 管廊施工設(shè)計(jì)圖

3.1 模型分析

（1）碰撞檢查。根據(jù)專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，利用Revit和Navisworks軟件進(jìn)行碰撞檢查，對結(jié)構(gòu)與機(jī)電、機(jī)電與機(jī)電之間的碰撞進(jìn)行檢查，并生成碰撞分析報(bào)告。根據(jù)這份測試報(bào)告，針對設(shè)計(jì)調(diào)整、模型優(yōu)化、施工過程優(yōu)化等方面進(jìn)行了針對性的工作，極大地提高了工程效率[4]。以BIM為中心文件，建立了基于BIM的設(shè)計(jì)與施工一體化優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與施工的無縫連接。設(shè)計(jì)結(jié)果不再單向、不可逆地從設(shè)計(jì)單元向施工單元流動，模糊了設(shè)計(jì)與施工的界限，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與施工兩個階段的深度融合。可見，施工承包商提前參與到設(shè)計(jì)階段，其可以深入了解設(shè)計(jì)理念，從而提高設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性。

（2）清拆檢查。利用Revit軟件中的輔助檢查方法對綜合管廊的內(nèi)部尺寸進(jìn)行檢查，完善管廊模型，從而對城市綜合管廊內(nèi)部空間進(jìn)行維修，同時將該模型導(dǎo)入Navisworks軟件中，采用第三人稱漫游模式。熟悉管廊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各種管道的空間關(guān)系，并對管廊內(nèi)管道的安裝空間和操作空間進(jìn)行校核，最后進(jìn)行基于測試結(jié)果和間隙要求的管道優(yōu)化。

3.2 管道綜合布局

對于管道復(fù)雜、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)多樣的項(xiàng)目，根據(jù)碰撞檢測報(bào)告和間隙分析報(bào)告，利用局部分析的方法對每一個管廊段進(jìn)行模擬和可視化仿真，從而形成全面的管道布置方案。在綜合考慮管線布局和重要節(jié)點(diǎn)交匯的基礎(chǔ)上，根據(jù)最優(yōu)布局方案對管道模型進(jìn)行調(diào)整[5-6]。

3.3 支吊架設(shè)計(jì)

針對支架構(gòu)件無法預(yù)埋以及管道結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，利用品茗Revit插件設(shè)計(jì)三維支吊架，從而降低現(xiàn)場施工難度。

（1）三維支吊架的初步設(shè)計(jì)。根據(jù)管束、管道安裝和國家標(biāo)準(zhǔn)圖集后的優(yōu)化模型，初步將支吊架的間距設(shè)置為4m，建立三維支吊架模型。同時，在管廊中每隔1.5m增加一個螺旋吊架。

（2）計(jì)算和評價(jià)懸掛器和懸掛器型面的技術(shù)指標(biāo)。

（3）支吊架的定量統(tǒng)計(jì)。在支吊架的三維模型的基礎(chǔ)上，利用其斷面的長度和重量等相關(guān)信息，通過一個詳細(xì)的表格計(jì)算出各斷面的數(shù)量。

3.4 施工計(jì)劃模擬

當(dāng)最終優(yōu)化模型建立完成之后，利用漫游視頻的方式對整個施工的過程進(jìn)行提前預(yù)演，包括施工的順序、施工資源和施工措施等。在基坑支護(hù)、土方開挖、施工結(jié)構(gòu)施工等方面，使工程動態(tài)顯示更加直觀，更易于理解工程各個階段的進(jìn)度。

4 結(jié)束語

BIM技術(shù)在當(dāng)前的工程設(shè)計(jì)和施工過程中有著非常廣泛的應(yīng)用，對于城市綜合管廊的建設(shè)而言，能夠利用BIM技術(shù)三維建模的能力提前模擬城市綜合管廊的設(shè)計(jì)方案，并且對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，這是BIM技術(shù)最大的優(yōu)勢。對于城市管廊施工中可能出現(xiàn)的問題，利用BIM技術(shù)也可以提前進(jìn)行模擬，從而降低事故發(fā)生的概率。但是在當(dāng)前實(shí)際的城市綜合管廊設(shè)計(jì)過程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用并不成熟，還需要在后續(xù)的發(fā)展中不斷摸索，最關(guān)鍵的就是BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)獲取和模型建立，這二者是影響B(tài)IM技術(shù)應(yīng)用的核心。