文/中建五局土木工程有限公司 李 智 朱訓(xùn)超 黃 仁 周志強(qiáng) 趙 鑫

0 引言

云南作為中建五局土木工程有限公司西南片區(qū)的重要發(fā)展戰(zhàn)略省份，近年來隨著PPP項(xiàng)目模式的愈發(fā)成熟，也開始利用PPP模式快速發(fā)展，并在大理成立了BIM工作站，探索PPP項(xiàng)目BIM工作模式。在信息化技術(shù)逐漸成熟的今天，如何運(yùn)用BIM技術(shù)，高效且合理地解決大理綜合管廊PPP工程中存在的問題，是本文探討的重點(diǎn)。

1 工程概況

大理市中心城區(qū)綜合管廊PPP項(xiàng)目是財(cái)政部確定的第三批示范項(xiàng)目，由中國建筑第五工程局有限公司投資建設(shè)，合同工期3年，總投資約22.4億元，其中建安費(fèi)13.42億元，由于政府取消3條道路施工，剩余建安費(fèi)約7.63億元。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容包括綜合管廊、市政道路兩部分，其中綜合管廊約6.6km，分布在大理市下關(guān)區(qū)和經(jīng)開區(qū)的3條道路上；同步建設(shè)經(jīng)開區(qū)綜合管廊對應(yīng)市政道路約7.0km，其中漾濞路為路面改造工程，關(guān)賓路為舊路擴(kuò)建工程，工業(yè)大道為新建道路工程。

玉江大道道路總長26.039km，項(xiàng)目管廊工程K0+040—K4+360段為兩艙管廊，K22+120—K26+039段為三艙管廊，三艙管廊外尺寸（B×H）為7.6m×3.4m，兩艙管廊外尺寸（B×H）為5.4m×3.0m。江川路網(wǎng)項(xiàng)目主打龍泉大道：擬新建路1.506km，按城市次干道路標(biāo)準(zhǔn)改造，設(shè)計(jì)速度30km/h，道路交通配套設(shè)施全線1.506km，地下綜合管廊1.467km，兩艙，斷面尺寸4.6m×2.8m。

2 工程難點(diǎn)

在施工過程中，主要問題存在于設(shè)計(jì)、施工和后期運(yùn)營階段。

1）設(shè)計(jì)階段 設(shè)計(jì)單位雖已招標(biāo)，但3家設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)成果均無定稿，多數(shù)方案僅為初步方案，無評審，對于設(shè)計(jì)的合理性研究迫在眉睫。

2）施工階段 由于大理州靠近洱海，本工程場地區(qū)域?qū)贋憸娼刀Ａ饔颉^(qū)域內(nèi)大氣降水匯入洱海，經(jīng)西洱河流入瀾滄江。地下水主要為第四系松散堆積層中的孔隙型潛水，地下水與洱海地表水體存在相互補(bǔ)給關(guān)系。地下水較豐富，混合穩(wěn)定水位一般埋深為0.5～8.7m，絕對標(biāo)高1964.520～1993.930m。因此，SMW工法樁的施工質(zhì)量決定了大理綜合管廊項(xiàng)目的成敗。

3）運(yùn)營階段 大理當(dāng)?shù)毓芾冗\(yùn)營還處在探索階段，如何提出一套切實(shí)可行的綜合管廊BIM運(yùn)營方案，關(guān)系到項(xiàng)目后期的成敗。

3 BIM技術(shù)在質(zhì)量方面的應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目臨建布置

前期策劃過程中，項(xiàng)目臨建存在場地狹小、車輛轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)出難度大等問題，需合理規(guī)劃臨建建設(shè)，在滿足項(xiàng)目部日常運(yùn)作的同時(shí)，最大限度提高項(xiàng)目駐地功能使用價(jià)值。

面對這種問題，入場前根據(jù)項(xiàng)目自身特性、駐地區(qū)域面積、辦公與生活等需求，合理布置項(xiàng)目部駐地規(guī)劃、辦公區(qū)和生活區(qū)板房配置、照明及電力等管線，最終形成BIM模型文件與項(xiàng)目駐地漫游效果，供項(xiàng)目部決策層參考（見圖1，2）。

3.2 場地臨建質(zhì)量

項(xiàng)目部管廊施工面臨場地狹小，進(jìn)出場道路擁堵等問題；如何保證在滿足場地布置的同時(shí)，滿足場內(nèi)材料轉(zhuǎn)運(yùn)及機(jī)械設(shè)備進(jìn)出場要求，以及滿足場區(qū)內(nèi)生產(chǎn)需求，CI需求及成品、半成品加工需求，是這一階段的問題。

通過采用BIM技術(shù)，對即將圍閉的施工場地進(jìn)行合理化布置，包括外側(cè)圍擋位置、高度、施工場地大門參數(shù)、員工安全通道位置、九牌一圖擺放、鋼筋加工棚位置和設(shè)計(jì)規(guī)格、出土車輛進(jìn)出通道等，以確定項(xiàng)目的臨建布置方案最優(yōu)（見圖3，4）。

3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量

由于項(xiàng)目工期緊，且綜合管廊結(jié)構(gòu)圖和設(shè)計(jì)圖協(xié)調(diào)難度大，項(xiàng)目前期，在設(shè)計(jì)精度不高的情況下，利用BIM技術(shù)建模，更加直觀地發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的問題，同時(shí)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行反向設(shè)計(jì)，并導(dǎo)出相應(yīng)CAD圖紙；通過與建設(shè)單位及設(shè)計(jì)單位溝通，盡早發(fā)現(xiàn)圖紙中存在問題。同時(shí)通過BIM技術(shù)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)電設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)沖突，為后續(xù)施工提供便利。

根據(jù)模型導(dǎo)出CAD圖，對重要的尺寸和位置進(jìn)行標(biāo)注，用以指導(dǎo)施工（見圖5，6）；優(yōu)化后的管廊入口模型如圖7所示。

圖1 項(xiàng)目臨建辦公區(qū)布置

圖2 項(xiàng)目臨建生活區(qū)布置

圖3 場地大門布置及圍擋

圖4 場內(nèi)加工區(qū)及臨時(shí)圍護(hù)布置

圖5 優(yōu)化CAD斷面

圖6 優(yōu)化管廊斷面

原施工圖設(shè)計(jì)中未明確管廊內(nèi)部桁架、吊架管線及管座等構(gòu)造設(shè)施。通過預(yù)先設(shè)計(jì)，確定排水溝蓋板、給水管線基座、電力通信橋架及燃?xì)夤芫€吊架等，協(xié)助設(shè)計(jì)優(yōu)化其工作，以促進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)程（見圖8，9）。

3.4 機(jī)電管線內(nèi)部沖突

將結(jié)構(gòu)/機(jī)電模型導(dǎo)入Naswork進(jìn)行碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中管線和分艙門、管線與支吊架的沖突，及時(shí)進(jìn)行更正。圖10為在Revit建模之后導(dǎo)入Naswork中進(jìn)行碰撞檢測操作；圖11為導(dǎo)出的碰撞檢測成果文件。通過Lumion軟件，繪制360°全景模型，導(dǎo)入720云中，形成全景漫游，以更好地指導(dǎo)現(xiàn)場施工作業(yè)，如圖12，13所示。

3.5 SMW工法樁施工

由于大理地區(qū)特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)層，綜合管廊圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用SMW工法樁進(jìn)行施工。SMW工法樁是以多軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場向一定深度鉆掘，同時(shí)在鉆頭處噴出水泥系強(qiáng)化劑與地基土反復(fù)混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未硬結(jié)前插入H型鋼或鋼板作為應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)材料，至水泥硬結(jié)，形成一道具有一定強(qiáng)度和剛度且連續(xù)完整無接縫的地下墻體。

由于SMW工法樁屬于新興工藝，項(xiàng)目管理人員及施工作業(yè)班組人員對工藝了解不深，對工藝程序缺乏直觀了解和認(rèn)識，前期給現(xiàn)場推進(jìn)帶來壓力。

通過BIM技術(shù)對SMW工法樁進(jìn)行更直觀和可視化的三維模擬（見圖14），可更好地對項(xiàng)目施工管理人員及勞務(wù)作業(yè)人員進(jìn)行交底，使其快速掌握該項(xiàng)工法的作業(yè)難點(diǎn)和施工注意事項(xiàng)，并可在提高項(xiàng)目SMW工法樁施工質(zhì)量的同時(shí)，減少因質(zhì)量不合格造成的安全隱患等問題。

3.6 綜合管廊后期運(yùn)營管控

由于大理為旅游城市，信息化技術(shù)暫時(shí)未能在大理普及，因此，如何運(yùn)用三維技術(shù)模擬后期運(yùn)營過程，找出可能存在的問題及遇到突發(fā)事件時(shí)的應(yīng)對措施，是這一階段BIM應(yīng)用的主要目的。

圖7 優(yōu)化后管廊入口三維效果

圖8 原設(shè)計(jì)管廊斷面

圖9 優(yōu)化后管廊斷面

圖10 碰撞檢查

圖11 碰撞檢查結(jié)論導(dǎo)出

利用Fuzor軟件對管廊內(nèi)部燈照參數(shù)，包括燈光數(shù)量、間距、光照強(qiáng)度等合理選擇最優(yōu)方案（見圖15）；火災(zāi)預(yù)警進(jìn)行模擬控制，在檢修人員遇到管廊突發(fā)性火災(zāi)時(shí)，確定最優(yōu)逃生方案及應(yīng)急處理方案（見圖16），以提高綜合管廊的后期運(yùn)營質(zhì)量。

4 BIM技術(shù)在安全方面的應(yīng)用

4.1 安全過程管控

現(xiàn)場施工安全存在2個(gè)主要問題：①不能有效且直觀地提出切實(shí)可行的安全防護(hù)方案；②安全管控不可追溯，不能通過數(shù)據(jù)分析出可能存在的安全事故爆發(fā)趨勢。

安全是工程施工主控項(xiàng)目，是開展一切工作的根本出發(fā)點(diǎn)，通過引入BIM技術(shù)，可提前對安全質(zhì)量控制重點(diǎn)、施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)、重大危險(xiǎn)源等進(jìn)行模擬演示，制定并采取安全質(zhì)量防范措施，有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，減少不必要的返工、窩工或停工，杜絕安全質(zhì)量事故，為項(xiàng)目的安全生產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)高效保駕護(hù)航。

同時(shí)將現(xiàn)場管理內(nèi)容在云端平臺(tái)上進(jìn)行整合管理，協(xié)助項(xiàng)目日常管理工作，以更好地為項(xiàng)目管理提供決策。通過分析日常管控中的安全數(shù)據(jù)等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的安全隱患，盡早提出整改措施。

4.2 垂直運(yùn)輸安全管理

由于受場地及施工工期等因素限制，場地內(nèi)H型鋼、鋼支撐、鋼筋和模板等材料的垂直運(yùn)輸問題更為重要，在滿足安全施工的要求上經(jīng)濟(jì)合理是這一階段的需求。通過運(yùn)用BIM技術(shù)對管廊的鋼支撐安裝與拆除施工方案分別進(jìn)行龍門式起重機(jī)和汽車式起重機(jī)的方案比選，最終確定適合項(xiàng)目的垂直運(yùn)輸方案（見圖17）。

5 取得的成果

本項(xiàng)目獲得省級發(fā)明專利1項(xiàng)，《提高綜合管廊主體預(yù)埋件》QC成果獲得省二等獎(jiǎng)。在BIM應(yīng)用方面，獲得第一屆“市政杯”BIM應(yīng)用技能大賽二等獎(jiǎng)；第七屆“龍圖杯”全國BIM大賽三等獎(jiǎng)；2018“優(yōu)路杯”全國BIM技術(shù)大賽優(yōu)秀獎(jiǎng)。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，本項(xiàng)目取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

圖12 管廊圍護(hù)結(jié)構(gòu)漫游

圖13 管廊管線內(nèi)部漫游

圖14 SMW工法樁施工模擬

圖15 模擬不同情況下燈光強(qiáng)度對綜合管廊的影響

圖16 模擬綜合管廊運(yùn)營過程中火災(zāi)發(fā)生時(shí)的逃生路線

圖17 鋼支撐安裝與運(yùn)輸方案模擬