劉 芳 周素文

吉林建筑大學(xué)結(jié)構(gòu)工程（130000）

對(duì)于地下各種錯(cuò)綜復(fù)雜的管線，地下綜合管廊在一定程度上能對(duì)出現(xiàn)的問題起到改善作用。地下綜合管廊的建設(shè)比傳統(tǒng)直埋敷設(shè)方式前期的投資大，使用年限長(zhǎng)久，施工工藝極其復(fù)雜。

1 研究背景

地下綜合管廊是將通信、電力、熱力、燃?xì)?、給水、排水等兩種以上的市政管線集中敷設(shè)在相應(yīng)的隧道內(nèi)，實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)[1-2]。地下綜合管廊為居民的出行和交通提供了便利，避免了施工管線來回維修和敷設(shè)的困擾，更有效地避免了“馬路拉鏈”和“蜘蛛網(wǎng)”等相關(guān)問題。地下綜合管廊屬于城市新型的基礎(chǔ)設(shè)施，由于與BIM技術(shù)的相互配合，BIM技術(shù)在地下綜合管廊的建設(shè)和管理中提供了技術(shù)支撐，為城市地下管廊的施工帶來了很多便利。國(guó)內(nèi)外研究人員主要是從設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維三個(gè)方面，對(duì)BIM在地下綜合管廊中的應(yīng)用進(jìn)行一步步的深入研究分析[3]。國(guó)外對(duì)于BIM技術(shù)在管廊工程中的研究和應(yīng)用起步較早，管廊建造的各個(gè)階段均有涉及，也會(huì)延伸到更深的領(lǐng)域；國(guó)內(nèi)管廊的BIM技術(shù)處于推廣階段，相關(guān)的BIM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)處于研究階段。

2 BIM技術(shù)概述

建立以BIM應(yīng)用為載體的項(xiàng)目管理信息化，是建筑領(lǐng)域的一次革命。BIM是一種建筑信息模型(BuildingInformationModeling)，是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程的新工具。BIM的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，提供一個(gè)更具體的建筑工程信息庫(kù)[4]。BIM技術(shù)具備可視化、可協(xié)調(diào)性、可優(yōu)化性三個(gè)特征。BIM技術(shù)為了建立一個(gè)完整的可視化模型，利用了現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，與之對(duì)應(yīng)集合數(shù)值，將建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)形式具體化地展現(xiàn)出來，不但提升項(xiàng)目生產(chǎn)效率，而且?guī)椭ぷ魅藛T更充分地整合了管廊的信息，提高質(zhì)量，降低建造成本，縮短工期。BIM建筑信息型適用于項(xiàng)目建設(shè)的各階段，其可應(yīng)用于項(xiàng)目全壽命周期的不同領(lǐng)域。應(yīng)用BIM技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)能更好地研究項(xiàng)目建設(shè)的各個(gè)階段。

3 BIM技術(shù)在管廊建設(shè)中的應(yīng)用

通過BIM建立的模型，人們可以一目了然。BIM技術(shù)可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行碰撞檢查和空間檢查，檢查圖紙存在的問題和專業(yè)碰撞問題等，對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益來說，縮短施工工期；對(duì)于工程效益來說，可以為后續(xù)的項(xiàng)目提供更好的數(shù)據(jù)；對(duì)于環(huán)境效益來說，合理利用地下空間資源，節(jié)約土地資源。BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值在于能夠減少施工設(shè)計(jì)階段的誤差，提升施工效率，保障施工成本，地下綜合管廊的工程質(zhì)量得到保障[5]。當(dāng)人們?cè)诮ㄖ?shù)據(jù)模型時(shí)，信息會(huì)被慢慢積累，伴隨著規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、竣工、運(yùn)維階段，即建筑全生命期[6]。這些累積的信息需要被相關(guān)人員通過不同軟件共享，BIM技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需要被指定并加以應(yīng)用，相關(guān)人員在應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)遵循這些標(biāo)準(zhǔn)，可以更高效地實(shí)現(xiàn)信息共享與管理。因此，對(duì)相應(yīng)BIM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的研究就顯得尤為重要，同時(shí)為更好地推廣BIM技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

3.1 規(guī)劃階段

BIM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)劃階段應(yīng)側(cè)重于BIM+GIS在管廊建設(shè)中的應(yīng)用，建立集成管理信息系統(tǒng)。BIM是把項(xiàng)目?jī)?nèi)部的微觀世界進(jìn)行創(chuàng)建與落實(shí)，圍繞單一精細(xì)模型。GIS則是宏觀世界的研究，具有在地理環(huán)境中對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析的能力。GIS技術(shù)作為一種有效的存儲(chǔ)和地下綜合管廊規(guī)劃管理工具在規(guī)劃階段正被廣泛采用[7]。BIM與GIS技術(shù)的結(jié)合，可以更好地服務(wù)于地下綜合管廊的建設(shè)，BIM技術(shù)負(fù)責(zé)收集整理信息，GIS負(fù)責(zé)分析、管理，將現(xiàn)狀的空間位置與屬性對(duì)應(yīng)起來，可視化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)信息的快速查詢與分析，使地下綜合管廊規(guī)劃更具有科學(xué)性。

3.2 設(shè)計(jì)階段

BIM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)階段應(yīng)側(cè)重于設(shè)計(jì)、分析與優(yōu)化，三維建模是BIM技術(shù)與地下綜合管廊有效結(jié)合的前提。基于BIM技術(shù)構(gòu)建地下綜合管廊模型，選擇三維建模軟件作為主要的建模工具。構(gòu)建全生命周期的BIM設(shè)計(jì)平臺(tái)，在BIM三維環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析與優(yōu)化。從傳統(tǒng)的內(nèi)涵差異來看，其是從三維出發(fā)；對(duì)于設(shè)計(jì)平臺(tái)來說，在同一個(gè)平臺(tái)從平、立、剖及三維視圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，多重尺寸可同時(shí)準(zhǔn)確定位；其由多個(gè)屬性參數(shù)控制，能夠自由進(jìn)行模型的外觀、材質(zhì)、樣式、大小的變化；使用豐富的族樣板和方便的三維創(chuàng)建功能，快速方便地進(jìn)行設(shè)備的制作；各視圖關(guān)聯(lián)，修改平、立、剖及三維其中一個(gè)視圖，其他視圖聯(lián)動(dòng)修改；以視圖的形式生成，方便，靈活，可以根據(jù)要求進(jìn)行隱藏或顯示構(gòu)件及添加材質(zhì)；通過鏈接功能鏈接各專業(yè)模型，生成局部三維視圖，方便地進(jìn)行定位和管理，同時(shí)可以導(dǎo)入到其他平臺(tái)進(jìn)行碰撞分析檢測(cè)。利用建模軟件建立的模型具有三維顯示功能，構(gòu)件具有參數(shù)化、關(guān)聯(lián)性的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確快速的表達(dá)建模和出圖。BIM技術(shù)中的碰撞沖突檢測(cè)功能在設(shè)計(jì)階段是應(yīng)用最廣泛的最有效的功能。多專業(yè)由于管廊空間有限，管線布置形式多樣，傳統(tǒng)施工中無法完全避免走廊內(nèi)的管道碰撞。人們就更應(yīng)該研究開發(fā)相關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建沉浸式虛擬仿真平臺(tái)。以實(shí)際項(xiàng)目為背景，將BIM3D模型集成到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景再現(xiàn)，重點(diǎn)建立有效穩(wěn)定的各程序界面，開發(fā)適應(yīng)性強(qiáng)的插件，通過與已建建筑信息模型的連接，測(cè)試VR技術(shù)的可視化性能，充分探索其價(jià)值[8]。

3.3 施工階段

BIM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)在施工階段應(yīng)側(cè)重于施工模擬、施工質(zhì)量控制、造價(jià)管理、進(jìn)度管理、安全管理和材料管理等方面。質(zhì)量控制的基本要求是符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施工階段的質(zhì)量控制的好壞決定著工程產(chǎn)品的質(zhì)量[9]。施工方案的模擬離不開BIM技術(shù)，人們應(yīng)當(dāng)在施工過程中及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題，充分考慮各種影響因素并加以完善，合理利用時(shí)間，把控時(shí)間進(jìn)度，優(yōu)化資源配置，施工方案的可行性與科學(xué)性就可以確保，地下綜合管廊的整體效率就會(huì)大幅提升。對(duì)BIM項(xiàng)目的質(zhì)量、進(jìn)度、成本進(jìn)行精細(xì)化管理，可以很好地控制項(xiàng)目，達(dá)到精細(xì)化管理的目的，使數(shù)據(jù)配置更加合理，部門與部門之間的合作更加緊密。

3.4 竣工階段

BIM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)在竣工階段應(yīng)側(cè)重于技術(shù)交底，傳統(tǒng)意義上的技術(shù)交底不能準(zhǔn)確分析其復(fù)雜的搭界關(guān)系，會(huì)引起交底人與交底意見不統(tǒng)一。通過BIM技術(shù)交底，解決技術(shù)方案不能精細(xì)化、公開不明確或整體不夠直觀的問題。從層面問題來講，二維跨越到三維，施工人員對(duì)施工技術(shù)的理解更深入，理清每個(gè)施工環(huán)節(jié)，將工程中的所有關(guān)鍵和難點(diǎn)問題均進(jìn)行可視化管理，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。在施工期間的BIM模型與各個(gè)專業(yè)的施工深化圖、施工過程數(shù)據(jù)、其他施工階段信息等具體資料進(jìn)行掛接,最終成為BIM數(shù)據(jù)模型，然后進(jìn)行運(yùn)維方面的技術(shù)應(yīng)用,為地下綜合管廊應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。

3.5 運(yùn)維階段

BIM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)在運(yùn)維階段應(yīng)側(cè)重于實(shí)現(xiàn)可視化管理，對(duì)于項(xiàng)目的全壽命周期來說，運(yùn)維部分是重中之重，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，占項(xiàng)目周期的一半。通過BIM技術(shù)的軟件建立一個(gè)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理模型，實(shí)現(xiàn)可視化管理。BIM的優(yōu)勢(shì)在于解決問題，對(duì)于出現(xiàn)問題的構(gòu)建，能直接同步到模型中，提供了有效數(shù)據(jù)，為維修處理做好了鋪墊，保證了后期運(yùn)營(yíng)的順利進(jìn)行。目前，數(shù)據(jù)交互的方式有兩種，其一，將所建立好的模型導(dǎo)出到另一軟件；其二，直接讀取模型和信息。當(dāng)然，也存在一些不足，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)營(yíng)維護(hù)，耗費(fèi)人力物力，建造和規(guī)劃設(shè)計(jì)費(fèi)將大大提高，可能提高至幾倍的價(jià)格。運(yùn)維階段也缺乏相應(yīng)的匹配型人才，需要相應(yīng)的規(guī)范性指導(dǎo)，權(quán)責(zé)分配受影響，市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)制也相應(yīng)受到影響。在運(yùn)行維護(hù)階段若能善加管理，建立良好的建筑物維護(hù)管理系統(tǒng)，則會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。

4 結(jié)語

地下綜合管廊引領(lǐng)著城市建設(shè)和城市發(fā)展的潮流，BIM技術(shù)有效應(yīng)用在設(shè)計(jì)、施工中，解決了地下綜合管廊各種類型的管線分屬分工明確問題，這對(duì)地下綜合管廊的設(shè)計(jì)和規(guī)劃起著重要作用，同時(shí)BIM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)一步明確[10]。目前我國(guó)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系還不夠完善，但憑借各行各業(yè)的努力，標(biāo)準(zhǔn)作為引導(dǎo)性的工作正逐步展開。BIM與地下綜合管廊的結(jié)合，就其綜合效益來說，不管是環(huán)境、社會(huì)效益，都是有益的,社會(huì)在發(fā)展，時(shí)代在進(jìn)步，也越來越受到政府管理部門決策層和城市管線部門的認(rèn)同和接受。