(重慶交通大學(xué) 重慶 400000)

BIM技術(shù)在地下綜合管廊中的應(yīng)用

張帥

(重慶交通大學(xué)重慶400000)

本文主要結(jié)合BIM技術(shù)的有關(guān)特點(diǎn)，闡述了BIM技術(shù)應(yīng)用于地下綜合管廊的主要方面。BIM技術(shù)對(duì)于地下綜合管廊中各種管線的布局和優(yōu)化有著非常重要的意義。不但縮短了設(shè)計(jì)周期，對(duì)于降低投資成本也有著明顯的作用。

BIM技術(shù)；地下管廊；布局優(yōu)化

一、引言

在國(guó)內(nèi)，BIM被稱作建筑信息模型，這個(gè)概念的提出者是美國(guó)的Charles Eastman教授[1]，他給出的BIM定義為：“建筑信息模型是在建設(shè)工程的全壽命周期內(nèi)，將一個(gè)建筑的幾何系數(shù)、功能系數(shù)和構(gòu)件的信息集合到一個(gè)模型的過(guò)程。它還涵蓋了處理施工進(jìn)度和制造工藝的過(guò)程?！?/p>

地下綜合管廊又被稱作地下共同溝、地下共同管道，是指建設(shè)于地下，供城市內(nèi)各種管道敷設(shè)的統(tǒng)一規(guī)劃的地下空間走廊。也就是在地下一定深度范圍內(nèi)建設(shè)一條隧道，將有關(guān)電力、通訊、燃?xì)?、供熱、給排水等各種工程管線敷設(shè)于其中，配備有固定的檢修通道、吊裝通道和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)政府與用線企業(yè)的統(tǒng)一建設(shè)和管理，保證各種管線、管道安全可靠的運(yùn)行，是保障城市公共生活的具有戰(zhàn)略性的民生工程。

由于各種管線、管道埋設(shè)于其中，給地下管廊的設(shè)計(jì)、施工與維護(hù)提出了很高的要求?；诖?，將BIM技術(shù)應(yīng)用于地下管廊的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等各個(gè)階段，不但能減少各種管道的碰撞等問(wèn)題，對(duì)于減少因施工中發(fā)現(xiàn)不足而造成設(shè)計(jì)變更引起的成本也有很大的幫助。

二、BIM技術(shù)概述

(一)BIM的概念。建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性八大特點(diǎn)[2]。

(二)BIM的意義。作為建筑行業(yè)的又一次革命，理解BIM技術(shù)應(yīng)該從以下兩個(gè)方面出發(fā)：第一，BIM的核心是三維模型，是對(duì)現(xiàn)實(shí)工程主體的一種虛擬化，通過(guò)可視化的手段，利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)對(duì)建筑物實(shí)體的各種工程信息進(jìn)行模擬，它具有該實(shí)體建筑物的所有數(shù)據(jù)。第二，BIM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)相互聯(lián)動(dòng)的過(guò)程。BIM技術(shù)集合了各個(gè)參與方對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行合理化建議和決策。具體來(lái)講，BIM是一種模式，一種將勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等各個(gè)環(huán)節(jié)連通在一起的模式。

三、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)狀

(一)不同專業(yè)相互交叉。在市政管廊設(shè)計(jì)中，相比其他專業(yè)管道，給排水專業(yè)的管道更加復(fù)雜，給排水設(shè)計(jì)人員不能對(duì)其他專業(yè)進(jìn)行全面的了解。所以，在具體施工過(guò)程中，就出現(xiàn)與其他管道 “打架”的現(xiàn)象，如果處理不及時(shí)，就會(huì)造成工期延誤，使項(xiàng)目成本增加。

(二)設(shè)計(jì)的圖紙無(wú)法施工。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員主要根據(jù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備圖紙進(jìn)行管道的設(shè)計(jì)布置，沒有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行深入的了解，考慮不到施工作業(yè)環(huán)境的影響和實(shí)際施工的情況，所以在施工圖的設(shè)計(jì)上難免有不合理之處，甚至出現(xiàn)一定的偏差。

(三)設(shè)計(jì)進(jìn)度太慢。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)提供的所有信息，憑借自己的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)以及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，先勾畫出一個(gè)大致的管道設(shè)備的方位和走向，這個(gè)過(guò)程其實(shí)浪費(fèi)了很多時(shí)間，而如果是使用BIM三維信息模型則會(huì)使設(shè)計(jì)方和施工方的工作變得輕松，溝通起來(lái)更加便捷。

四、基于BIM的地下管廊設(shè)計(jì)

在市政綜合管廊設(shè)計(jì)中，在管線沒有進(jìn)行施工前，各專業(yè)將設(shè)計(jì)圖紙送到管線綜合專業(yè)，然后根據(jù)不同的設(shè)計(jì)圖紙對(duì)管線進(jìn)行一個(gè)總體規(guī)劃，在確認(rèn)不發(fā)生碰撞等問(wèn)題后才會(huì)進(jìn)入正式的施工階段[3]。這樣可以避免在實(shí)際施工過(guò)程中發(fā)生管線碰撞而造成的返工問(wèn)題，使整個(gè)工程建設(shè)成本降低。

(一)管線綜合設(shè)計(jì)的優(yōu)化流程。在建筑中，管線綜合是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的系統(tǒng)，BIM技術(shù)可以將整個(gè)工程項(xiàng)目各專業(yè)的數(shù)據(jù)整合到一個(gè)三維建筑空間模型當(dāng)中，參與各方可以查看所創(chuàng)建的模型，還可以對(duì)其進(jìn)行修改，使各種信息在項(xiàng)目中的交流沒有障礙，能夠在三維模型中任意查看建筑結(jié)構(gòu)與管線、管線與設(shè)備之間的空間關(guān)系，設(shè)計(jì)人員根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，可以使管線的布置和空間分配更加合理，最終使得在設(shè)計(jì)階段就能得到最優(yōu)得管線綜合設(shè)計(jì)方案[4]。

管線綜合設(shè)計(jì)優(yōu)化的具體工作流程如下：

圖1 管線綜合優(yōu)化流程圖

(二)影響管線空間優(yōu)化的因素

1.空間舒適度的影響。各專業(yè)設(shè)計(jì)人員配合的不協(xié)調(diào)在設(shè)計(jì)階段非常的普遍，不能及時(shí)對(duì)各管線的空間布置進(jìn)行合理的統(tǒng)籌安排，造成設(shè)計(jì)過(guò)程中建筑空間很大的浪費(fèi)，空間資源如果不能得到有效的利用，就會(huì)使空間得使用效率大大降低[5]。例如，在市政管廊中，各種管線的布置較多，如果不進(jìn)行管線布局優(yōu)化，后期進(jìn)行的裝修工程會(huì)占據(jù)更多的空間，使通道的凈空降低，當(dāng)人們穿過(guò)其中的時(shí)候，會(huì)給人一種強(qiáng)烈的壓迫感。

2.給施工和后期檢修留有足夠空間。管線的空間布局需要考慮后期安裝、設(shè)備尺寸和運(yùn)營(yíng)期間檢修等各種因素。例如，設(shè)計(jì)人員要求的設(shè)備往往會(huì)超過(guò)常規(guī)體積，但是設(shè)計(jì)人員有時(shí)間不一定能考慮到這一點(diǎn)，還是按照往常的經(jīng)驗(yàn)對(duì)通道進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣的后果就是施工人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后沒有足夠的空間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

(三)管線空間優(yōu)化的方法。在Revit技術(shù)平臺(tái)中提供了3D漫游檢查和4D模擬施工等手段可以提前對(duì)管線布置進(jìn)行檢查。

1.3D漫游檢查是指用戶通過(guò)操作模型，進(jìn)行視角和路徑的設(shè)置等，來(lái)動(dòng)態(tài)的觀察設(shè)備管道三維空間布置，在模型中觀察不同設(shè)備的安裝情況以及工程完工后的虛擬的安裝效果，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)圖紙進(jìn)行相應(yīng)的修改。

2.4D 施工模擬就是在3D 模型的基礎(chǔ)上加上時(shí)間的參數(shù)，可以在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行可視化的動(dòng)態(tài)的模擬施工。而在此之前，技術(shù)人員只能依靠自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行主觀想象，由于每個(gè)人的水平不一樣，會(huì)使人員對(duì)于施工過(guò)程有不同的意見。

五、結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的推廣對(duì)于地下管廊的建設(shè)具有劃時(shí)代的意義，BIM技術(shù)所具有漫游檢查，施工模擬等優(yōu)點(diǎn)使得建造過(guò)程變得清晰明了，對(duì)于提高設(shè)計(jì)效率，降低投資成本有很大的促進(jìn)作用。

[1]楊遠(yuǎn)豐.三維管線綜合設(shè)計(jì)時(shí)間與技術(shù)探討[J].建筑技藝，2011,Z1:154-157.

[2]鄭華海，劉勻，李元齊.BIM技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].結(jié)構(gòu)工程師,2015,31(4):234-235.

[3]冀程.BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2014,10(增刊1)：1664-1665.

[4]張建平.基于BIM和4D技術(shù)的建筑施工優(yōu)化及動(dòng)態(tài)管理[J].中國(guó)建設(shè)信息,2010,02:18-23.

張帥，男，漢族，河南西平人，重慶交通大學(xué)，碩士，建筑與土木工程。