李斌

【摘要】通過某高校新建校區(qū)地下綜合管廊設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用介紹，對(duì)BIM技術(shù)在地下綜合管廊設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，施工環(huán)節(jié)，運(yùn)維環(huán)節(jié)進(jìn)行逐一分析，旨在分享BIM技術(shù)在高校地下綜合管廊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】BIM;綜合管廊;高校;運(yùn)維管理

1、引言

最近幾年綜合管廊在我國迅速發(fā)展，將原本埋設(shè)在地下“不可見”的管線變成“直接可見的”?，F(xiàn)狀不清、家底不明將不再是制約地下管線發(fā)展的問題，而且“直接可見”的地下管線大大降低了管線巡檢工作難度、提高了巡檢質(zhì)量，使管線漏損查找和處理都更方便，更容易發(fā)現(xiàn)管道安全隱患。綜合管廊將管線“分散式”轉(zhuǎn)變成“集約式”建設(shè)和管理，有效、合理的節(jié)約地下空間，直接解決地下管線埋設(shè)混亂問題。

傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì)地下空間開發(fā)利用，地下空間（綜合管廊、管線）管理采用簡單的人工方法、借助圖紙、各類卡片來管理龐大的校區(qū)管線資料，致使管線數(shù)據(jù)不全、精度不高、資料保管分散、更新速度慢，從而在管網(wǎng)建設(shè)和維護(hù)時(shí)出現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理、誤挖、誤傷地下管線的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。這種落后的管理方式已越來越難以滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的需要。

BIM技術(shù)即建筑信息模型技術(shù)，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、參數(shù)化性、信息完備性等特點(diǎn)。借助建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)來進(jìn)行管廊管理的信息化建設(shè)和管廊運(yùn)營的預(yù)警分析、事故處理，已成為地下空間發(fā)展的趨勢。

2、綜合管廊的概況

東南沿海某醫(yī)學(xué)院新校區(qū)綜合管廊工程總長2.5km，為單倉管廊。管廊內(nèi)包括給水、消防、電力、通信等機(jī)電管線，設(shè)計(jì)使用年限50年，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。針對(duì)綜合管廊這種新型的地下管線敷設(shè)方案，為加強(qiáng)綜合管廊全生命周期的管理，決定在綜合管廊的建設(shè)中應(yīng)用建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)。從而讓建設(shè)項(xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工、造價(jià)控制、進(jìn)度控制以及運(yùn)營維護(hù)等工作干得更好，顯著提高工作質(zhì)量、工作效率，降低項(xiàng)目成本、風(fēng)險(xiǎn)。

3、BIM技術(shù)在綜合管廊全過程建設(shè)中的作用

3.1 BIM技術(shù)在綜合管廊全過程建設(shè)中應(yīng)用優(yōu)勢

BIM 技術(shù)提供給地下綜合管廊項(xiàng)目參與方一個(gè)綜合的信息系統(tǒng)和便捷的交流平臺(tái)。利用可視化和可模擬性等特點(diǎn)將工程提前在計(jì)算機(jī)中模擬建造，將項(xiàng)目全過程中可能出現(xiàn)的問題提前檢查、提前解決，形成一套完整的實(shí)施方案。針對(duì)特殊部位和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)可以可視化展現(xiàn)施工方案、施工場地規(guī)劃，有效提高建造效率，為節(jié)約土地資源提供充足的依據(jù)。實(shí)現(xiàn)分段、分層的施工控制和造價(jià)控制，有利于資金的節(jié)約與統(tǒng)籌安排。施工方、監(jiān)理方等參與方可以通過 BIM 模型直觀便捷地看到產(chǎn)品和服務(wù)，保證工程建設(shè)各方協(xié)調(diào)與溝通及時(shí)有效。

3.2 BIM技術(shù)在綜合管廊全過程建設(shè)中應(yīng)用階段劃分

本工程從規(guī)劃方案、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理的全過程應(yīng)用BIM技術(shù)。利用BIM技術(shù)信息化、可視化和可模擬性等特點(diǎn)將工程提前在計(jì)算機(jī)中模擬建設(shè)，將各階段檢測的問題消除在計(jì)算機(jī)模擬階段，形成一套完備的實(shí)施方案。

方案階段：根據(jù)校區(qū)管線規(guī)劃，確定管綜合管廊規(guī)劃，提出管廊的規(guī)劃推薦斷面及管廊建設(shè)的三維控制線。形成初步的經(jīng)濟(jì)性方案分析，為項(xiàng)目的方案階段決策做有利支持。

初步設(shè)計(jì)：通過深化方案設(shè)計(jì)，論證設(shè)計(jì)的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性，擬定設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)方案和重大技術(shù)問題以及基礎(chǔ)形式，協(xié)調(diào)綜合管廊和各專業(yè)管線之間的矛盾，合理地確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

施工圖設(shè)計(jì)：通過建模的深化，編制可供施工和安裝的設(shè)計(jì)文件，解決施工中技術(shù)措施、工藝做法、用料等問題，為施工安裝、工程預(yù)算、設(shè)備和構(gòu)件的安放、制作等提供完整的模型和圖紙依據(jù)。

施工準(zhǔn)備：包括技術(shù)準(zhǔn)備、材料準(zhǔn)備、勞動(dòng)組織準(zhǔn)備、施工現(xiàn)場準(zhǔn)備以及施工的場外準(zhǔn)備等，本階段為工程的施工建立碧虛的技術(shù)和物質(zhì)條件，統(tǒng)籌安排施工力量和施工現(xiàn)場、使工程具備開工和連續(xù)施工的基本條件。

施工實(shí)施：本階段是指自現(xiàn)場施工開始至竣工的整個(gè)實(shí)施過程，其中，項(xiàng)目的成本、進(jìn)度、質(zhì)量、安全等管理是施工過程的主要任務(wù)，目標(biāo)是完成合同規(guī)定的全部施工安裝任務(wù)，以達(dá)到驗(yàn)收、交付的要求。

運(yùn)維管理：本階段是管廊全生命周期的重要階段，時(shí)間跨度遠(yuǎn)大于管廊設(shè)計(jì)、施工的時(shí)間。運(yùn)營維護(hù)階段的BIM應(yīng)用主要包括運(yùn)營系統(tǒng)建設(shè)，運(yùn)營維護(hù)階段BIM應(yīng)用主要目的是以設(shè)計(jì)、施工BIM模型為基礎(chǔ)，結(jié)合運(yùn)營管理資料，進(jìn)一步完善BIM模型，為運(yùn)營與管理過程做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

3.3 BIM技術(shù)在綜合管廊規(guī)劃階段應(yīng)用

總平面管線設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，通過導(dǎo)入項(xiàng)目總平面圖地理信息及地形圖，基于校區(qū)整體的建筑規(guī)劃信息和管線走向分布，進(jìn)行管廊選線分析，通過技術(shù)方案的必選和數(shù)字模型評(píng)估，確定本項(xiàng)目主干采用綜合管廊的方式，支線入戶采用管線直埋方式。按照各段管廊內(nèi)包含的管線數(shù)量及類型，建立管廊的斷面模型，確定各段管廊斷面尺寸。擬定的管廊斷面信息可直接作為下一步廊體生成的數(shù)據(jù)來源。此階段模型主要是考察管廊的總體尺寸是否滿足入廊管線及未來發(fā)展的需求，以及管廊的選址選線，并生成該部分的投資估算信息。

3.4 BIM技術(shù)在綜合管廊設(shè)計(jì)階段應(yīng)用

綜合管廊BIM設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用主要包括初步設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)階段建模是基于規(guī)劃方案模型的進(jìn)一步深化。

3.4.1初步設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)建模是基于規(guī)劃方案模型，在入艙管線分析的基礎(chǔ)上，完成綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)，其成果同時(shí)作為綜合管廊整體設(shè)計(jì)的工作基礎(chǔ)。進(jìn)行綜合管廊整體線路的布置和設(shè)計(jì)，平面定位和高程滿足固話三維控制線的要求。建立節(jié)點(diǎn)模型，與線路模型整合，以此為基礎(chǔ)布置內(nèi)部服務(wù)管道的占位模型，進(jìn)行沖突檢測和協(xié)調(diào)，優(yōu)化管廊內(nèi)部空間布置。

在綜合管廊初步設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上，通過將模型導(dǎo)入分析軟件，提供給分析軟件必要的信息數(shù)據(jù)，以進(jìn)行諸如結(jié)構(gòu)、通風(fēng)、逃生、災(zāi)害等分析模擬，為綜合管廊的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)和建議。

3.4.2施工圖設(shè)計(jì)

在初步設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上，深化廊體模型，達(dá)到滿足施工圖設(shè)計(jì)階段深度的模型，建立綜合管廊配套設(shè)施、附屬設(shè)施的模型，基于各專業(yè)模型的合并，應(yīng)用BIM軟件檢查管廊內(nèi)管道出廊、交叉分支處的碰撞，重點(diǎn)關(guān)注各管線系統(tǒng)之間、各管線系統(tǒng)與管廊主體之間的沖突，在工程施工前盡可能減少各類碰撞問題，降低潛在的協(xié)調(diào)返工損失。按命名規(guī)則對(duì)主體構(gòu)件統(tǒng)一編號(hào)，為后續(xù)運(yùn)維階段資產(chǎn)管理提供數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

3.4.3工程量統(tǒng)計(jì)

按照施工圖設(shè)計(jì)模型生成工程量統(tǒng)計(jì)表，在構(gòu)件中加入特征信息和相關(guān)的描述信息，調(diào)整模型滿足統(tǒng)計(jì)需要，將模型導(dǎo)入工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)軟件，在BIM軟件中按照建筑構(gòu)件類別分別統(tǒng)計(jì)構(gòu)件的工程數(shù)量，作為工程造價(jià)輸入條件。

3.4.4施工深化設(shè)計(jì)

施工單位進(jìn)場后，由施工單位復(fù)核設(shè)計(jì)單位提供的施工圖設(shè)計(jì)階段的模型和技術(shù)參數(shù)，與選定的設(shè)備供技術(shù)要求等是否滿足施工圖深化設(shè)計(jì)的要求，如系統(tǒng)圖布置，關(guān)鍵設(shè)備及材料的型號(hào)規(guī)格、安裝工藝要求等。若設(shè)計(jì)模型或施工圖存在問題、應(yīng)向相關(guān)單位重新提資。

3.5 BIM技術(shù)在綜合管廊施工階段應(yīng)用

在施工準(zhǔn)備階段，運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行復(fù)核。將設(shè)計(jì)圖紙信息輸入到建筑信息模型中，進(jìn)行信息整合，將所有數(shù)據(jù)綜合到擬建地下綜合管廊的三維模型中。一方面，可以方便理解設(shè)計(jì)方的設(shè)計(jì)意圖，一目了然，將不便于施工的地方提出來與設(shè)計(jì)方進(jìn)行協(xié)調(diào)整改，從而降低管線的施工難度和成本。另一方面，將給排水、電氣、暖通等各專業(yè)的數(shù)據(jù)匯聚到一起，檢查組合的合理性，同時(shí)進(jìn)行碰撞檢查，將可能出現(xiàn)的沖突暴露出來，及時(shí)改進(jìn)“錯(cuò)、缺、漏、碰”，提高了圖紙復(fù)核的效率，并且保證了協(xié)調(diào)修改的質(zhì)量。

3.6 BIM技術(shù)在綜合管廊運(yùn)維管理階段應(yīng)用

本項(xiàng)目綜合管廊運(yùn)營管理平臺(tái)建立基于GIS+BIM+物聯(lián)網(wǎng)的“管、控、營”一體化的智能管控系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、智能聯(lián)動(dòng)和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一體化的管理平臺(tái)，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的恢復(fù)效率。

在綜合管廊竣工后通過繼續(xù)完善、施工階段所生成的BIM竣工模型，利用BIM模型優(yōu)越的可視化3D空間展現(xiàn)能力，以GIS+BIM模型為載體，將各種零碎、分散、割裂的信息數(shù)據(jù)，包括管廊的基本信息、消防、安全保衛(wèi)、能源、設(shè)施設(shè)備等，進(jìn)一步引入到管廊的日常運(yùn)維管理功能中，產(chǎn)生了基于GIS+BIM進(jìn)行管廊空間與設(shè)備運(yùn)維管理。同時(shí)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將BIM的靜態(tài)屬性與互聯(lián)網(wǎng)的動(dòng)態(tài)屬性相結(jié)合，進(jìn)一步拓展平臺(tái)的應(yīng)用能力。

智慧管廊由監(jiān)控與管理信息平臺(tái)、各類管網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)、管網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、管網(wǎng)火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)、管網(wǎng)智能感知系統(tǒng)、管網(wǎng)可視化（GIS+BIM）系統(tǒng)構(gòu)成。將各類系統(tǒng)業(yè)務(wù)和服務(wù)功能應(yīng)用融為一體。通過智慧管廊系統(tǒng)提供管線可視化信息查詢、管線運(yùn)行及故障應(yīng)急處理服務(wù)。通過智慧管廊信息互聯(lián)平臺(tái)，形成智慧管廊為一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)和服務(wù)功能協(xié)同的整體，避免在實(shí)際應(yīng)用中所造成“單一管道管理，多頭決策”、“單通道通信設(shè)計(jì)”、“通信通道利用率不高，成本大等弊端”。

實(shí)現(xiàn)綜合管廊的統(tǒng)一、集中管理，全面提升綜合管廊運(yùn)營管理水平、規(guī)劃決策水平和應(yīng)急處置能力，保障綜合管廊運(yùn)營管理安全、適應(yīng)城市智慧化建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，降低管廊運(yùn)行維護(hù)成本、增加管廊整體系統(tǒng)協(xié)調(diào)能力，提高綜合管廊應(yīng)急響應(yīng)能力，達(dá)到最優(yōu)運(yùn)營。

結(jié)語：

通過本校園地下綜合管廊全過程建設(shè)中BIM技術(shù)的應(yīng)用，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)施工技術(shù)相比，可以將綜合管廊的設(shè)計(jì)與施工組織更協(xié)調(diào)，在施工準(zhǔn)備階段已經(jīng)通過預(yù)演將存在的問題解決。通過設(shè)計(jì)初期建立的建筑信息化模型，在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等階段不斷的添加過程信息，形成完備的工程信息庫，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、更好的進(jìn)行施工管理、更好地進(jìn)行運(yùn)營管理的目的。實(shí)現(xiàn)了工程全生命周期的可視化管理。