王振濤 梅利芳 張玲玲

摘 要：通過分析傳統(tǒng)二維地下管網(wǎng)管理存在的問題，提出利用BIM技術(shù)解決地下管線問題的方案，講述了用BIM技術(shù)建立城市地下管網(wǎng)管理系統(tǒng)的具體流程，最后對該系統(tǒng)在地下管線管理各個階段的應用進行了探究分析，為地下管網(wǎng)管理提供了新思路。

關(guān)鍵詞：地下管網(wǎng);BIM;管理;系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.094

1 引言

地下管線是指埋設在城市規(guī)劃道路下的給水、排水、燃氣、熱力、工業(yè)等各種管道、電力、電信電纜以及地下管線綜合管廊等。地下管線作為城市基礎設施的重要組成部分，是城市的生命線[1]。因此建立安全、準確、科學、全面、智能、可視、有效的地下管線系統(tǒng)，是城市規(guī)劃、發(fā)展和管理的基本需要，是保障當前社會發(fā)展和人民安居樂業(yè)的重要一步，也是人類對自然環(huán)境和人文環(huán)境必須承擔的一種責任。目前，地下管線數(shù)量和種類增多，地下空間開發(fā)力度變大，地下管線空間更為狹窄，城市地下管線問題已成為社會各界關(guān)注的熱點和焦點。

BIM技術(shù)作為建筑業(yè)信息化的產(chǎn)物，其在對龐大、復雜信息的管理及分析方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，在地下管線的日常運維管理中引入BIM，可以實現(xiàn)對地下管線的信息化管理，不但能夠提升生產(chǎn)效率，還能降低建造維護成本。

2 傳統(tǒng)城市地下管網(wǎng)存在的問題

傳統(tǒng)地下管線主要通過二維平面圖紙資料進行設計管理，其管理方式存在很多缺陷，主要存在于以下幾個方面：

2.1 直觀性差

傳統(tǒng)的管線設計是各專業(yè)將其設計的平面圖疊加以后，在按照一定的原則確定各種系統(tǒng)管線的相對位置，進而確定管線所在位置，然后再畫出剖面圖，這種設計方法繁雜、不夠直觀、精確度低。

2.2 整體性缺乏

在地下城市管線中，尤其在交叉的地方只靠肉眼去看，很難看清管線是怎么相互交叉擺放的，特別是對于大型的市政道路，管線種類眾多，在道路標高變化較大或周邊地形復雜的地方，管線避讓、滿足敷設要求以及控制埋深等各問題之間常常顧此失彼，維修施工時解決了一處碰撞，又帶來別處的碰撞[2]。

2.3 信息準確率低

地下管線長期埋設在地下，部分專業(yè)管線一旦發(fā)生安全事故，通過傳統(tǒng)的壓力檢測法，總是不能及時有效的解決問題以及確定事故所影響范圍，會對地下管線造成更大的破壞。

因為傳統(tǒng)的地下管線管理模式存在上述的不足，采用BIM技術(shù)進行地下管網(wǎng)管理成為針對大型復雜城市管網(wǎng)管理問題的優(yōu)選解決方案。

3 BIM在地下管線設計與管理中的應用

3.1 地下管線問題的BIM解決方案

（1）運用BIM技術(shù)對地下管線進行三維設計，在設計階段針對地下管網(wǎng)的各類管線進行協(xié)同設計和碰撞檢查，利用這兩大功能解決管線排布問題，隨后用戶可以借助模型通過各種方式獲取構(gòu)件局部斷面和復雜部位的詳細信息，這些是傳統(tǒng)二維設計中無法實現(xiàn)的。

（2）通過三維BIM模型可以對地下管線進行局部調(diào)整修改，各個碰撞點調(diào)整后所帶來的工程中的其他部位的連鎖反應可以及時清晰地體現(xiàn)出來。在實際工作進行中，借助BIM制定完整可行的問題解決流程，有效地減少施工過程中的返工現(xiàn)象，保證了管線調(diào)整的全面性和準確性。

（3）將BIM與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，兩者相輔相成，共同合作實現(xiàn)對地下管線運行狀態(tài)的實時檢測管理，通過BIM模型對管網(wǎng)的實際運行情況進行檢測顯示，及時分析預報存在或可能存在的風險，兩者的結(jié)合為地下管網(wǎng)的所有組件和設備賦予了感知能力和生命力。一旦發(fā)生險情，管理人員可以立即通過BIM模型獲取事故管段的位置以及事故性質(zhì)等其他關(guān)鍵參數(shù)，為及時疏散和檢修處理提供信息。

3.2 建立基于BIM地下管網(wǎng)管理系統(tǒng)

通過上述BIM技術(shù)應用于城市地下管網(wǎng)管理分析，要保障BIM在地下管線設計與管理中的優(yōu)勢充分展現(xiàn)，使現(xiàn)代地下管線系統(tǒng)盡快順應時代發(fā)展的需求，保證人們生活的正常的進行，我們需要建立起一套專門用于城市地下管網(wǎng)的三維管理系統(tǒng)，以協(xié)助管理人員和建設人員更好的規(guī)劃管理地下管網(wǎng)。

該系統(tǒng)的構(gòu)建主要借助四大技術(shù)：BIM，GIS（Geographic Information System）、第三方系統(tǒng)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，BIM技術(shù)用來集成建筑物全壽命期的信息，GIS主要用來收集與環(huán)境相關(guān)的外部信息，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建基于BIM的地下管線模型，再通過第三方系統(tǒng)將管線上各傳感器的位置及測量信息實時反饋到三維管線模型中去，管理人員可通過三維模型查看管網(wǎng)的運行狀態(tài)，進行日常管理及維護[5]，實現(xiàn)各類管線的協(xié)同管理，以協(xié)助管理人員更好的管理地下管網(wǎng)，保證地下管線的正常運行。

該系統(tǒng)的工作流程如下：1）輸入信息，基于管線位置環(huán)境信息平臺，將建筑物內(nèi)部信息、外部信息、已有的BIM模型、新建的模型等信息通過數(shù)據(jù)接口導入BIM信息平臺;2）集成信息，將GIS環(huán)境信息同BIM數(shù)據(jù)結(jié)合，借助BIM技術(shù)進行碰撞檢測，隨即進行管線綜合調(diào)整，對模型深入優(yōu)化;3）共享信息，BIM平臺存儲各種分析檢測數(shù)據(jù)，將分析結(jié)果反饋給管理人員，以便項目各參與方能夠全，通過BIM軟件模擬地下管線的三維運行狀態(tài)面掌握管線運作狀況，及時解決存在的或即將出現(xiàn)的問題[5];4）反饋信息，借助第三方信息系統(tǒng)，對管線的運行情況進行實時反饋，對潛在的安全隱患提前進行預報，更好進行管線維護。

4 基于BIM的地下管線管理系統(tǒng)的應用探討

基于以上構(gòu)建的BIM地下管網(wǎng)管理系統(tǒng)，結(jié)合管線全生命期長以及隱蔽性的特點，針對BIM技術(shù)在城市地下空間開發(fā)利用的中的應用問題，從以下幾個方面對BIM技術(shù)的應用進行研究。

4.1 應用于地下管線的設計階段

BIM技術(shù)的應用主要體現(xiàn)在地下管線的施工前，通過模型在圖紙上對各專業(yè)的管線的安裝位置進行協(xié)調(diào)，直接避免碰撞問題。在BIM技術(shù)下繪制的每一個構(gòu)件在空間中都可以三維坐標中表現(xiàn)出來它們的屬性，在設計過程中通過電腦屏幕虛擬出來，達到三維可視化下的設計，如暖通、水電、通信這些管線，這些屬性通過軟件將數(shù)據(jù)保存為信息模型。在建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)設計完成后，也會將包含建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)數(shù)據(jù)的BIM信息導入進行優(yōu)化，同時水電、暖通、設備等專業(yè)的BIM信息也可以導入建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)，達到了各個專業(yè)間數(shù)據(jù)的共享和互通。

4.2 應用于地下管網(wǎng)的施工階段

施工是一個項目的重點階段，運用BIM技術(shù)，建立用于進行虛擬施工和施工過程的控制、成本控制的模擬，實現(xiàn)虛擬施工過程中各階段和各方面的有效集成，根據(jù)施工進度進行及時統(tǒng)計分析，實現(xiàn)成本的動態(tài)管理，可以快速準確的獲得施工過程中的工程基礎數(shù)據(jù)，隨時為采購和領料做準備。在完成對管道的碰撞和交叉問題的檢查后，就可以對整個地下管網(wǎng)系統(tǒng)所用的各類管材和用量進行統(tǒng)計，這也是BIM模型的一個重要用途，再加上地下空間開發(fā)也具有不可逆性，一旦建成，改造和拆除會很麻煩，因此施工方必須運用BIM技術(shù)模擬多個施工方案，進行對比分析，選擇出最佳的施工方案。

4.3 應用于地下管線的運維階段

對于地下管線這類隱蔽工程，在建筑設計階段往往會有一些隱蔽的管線信息是施工單位忽視的，即這些資料信息可能丟失，只有少數(shù)人知道，特別是隨著建筑物使用年限的增加，管理人員更換頻繁，這些安全隱患日益顯得突出，有時直接導致悲劇釀成?；贐IM地下管網(wǎng)管理系統(tǒng)可以管理復雜的地下管網(wǎng)，如污水管、排水管、網(wǎng)線、電線以及相關(guān)管井，并且可以在圖上直接獲得相對位置關(guān)系。在后期的維護過程中，管線運行出現(xiàn)異常，傳感器就可以直接將信息輸入BIM模型，管理人員及時獲取，對安全隱患進行預防和制止。

5 結(jié)語

本文對目前的地下管線存在的問題進行總結(jié)分析，結(jié)合BIM技術(shù)，提出基于BIM技術(shù)的地下管線問題的解決方案，構(gòu)建了基于BIM的地下管線管理系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)應用于地下管線的各個階段的情況進行了探討，該系統(tǒng)為地下管網(wǎng)的管理開辟了一條新道路，尤其是對于設計復雜、工期緊、質(zhì)量嚴、測點多、精度高、地質(zhì)條件復雜、危險性大的工程具有良好的使用價值。通過BIM技術(shù)管理地下管網(wǎng)，既能提高深化設計質(zhì)量，又可以大大簡化管理過程，對提升工程信息化管理水平和實現(xiàn)精益化生產(chǎn)作用重大，對保證工期、施工質(zhì)量具有顯著的使用價值，對整個行業(yè)的發(fā)展也具有深遠意義。

參考文獻：

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[5]朱栩瑩.吳迪.李丹.BIM技術(shù)在城市地下管線設計與管理中的應用[J].山西建筑，2016（08）：231.