梁江濱，張國真

（廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司 廣州 510500）

0 引言

住房和城鄉(xiāng)建設部《2016-2020 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》提出，“十三五”期間全面提升建筑業(yè)信息化水平，借助BIM、大數(shù)據(jù)、智能建造等形成一批信息技術創(chuàng)新水平達到國際先進水平的建筑企業(yè)，培養(yǎng)具有重點自主知識產(chǎn)權的建筑信息技術企業(yè)［1］。數(shù)字化和BIM 設計已經(jīng)成為工程管理保障項目質量、提高管理效率以及保障項目如期完成的重要技術手段。

綜合管廊工程是在城市道路下面建造一個市政共用通道，將電力、通信、供水、燃氣等多種市政管線集中在一體，實現(xiàn)地下空間的綜合利用和資源的共享［2］。項目建造過程管理是一項綜合性工作，結合BIM 技術，建立科學合理的綜合管廊施工管理協(xié)調體系，以保障項目順利實施。運用BIM 技術的各種特性，形成具有管道安裝預模擬、規(guī)劃更合理、節(jié)省工期機制的綜合管廊信息管理平臺，實現(xiàn)了分包單位綜合管廊的信息共享和各專業(yè)的無縫連接施工工作，促進綜合管廊建設工程的順利進行。

1 項目概況

本管廊項目包括道路改造和地下綜合管廊2個部分。在已有道路的基礎上拓寬道路工程，加上天橋、人行橋和地下通道等。地下綜合管廊則采用常規(guī)兩艙至四艙的矩形斷面和圓形斷面形式。后續(xù)運營為城市供水、天然氣、電力、通信和污水等提供服務。

該項目存在著建設管理模式（PPP 模式）新、工期緊、任務重、地質及周邊環(huán)境復雜等一系列難點和問題。采用矩形頂管法、盾構法、疊層板法和明挖現(xiàn)澆法施工。

2 工程特點

本項目為道路升級改造項目，在路面以下進行管廊施工，在道路經(jīng)過的途中，經(jīng)過了重要的交通主干道、高速公路出入口以及高密度住宅小區(qū)，為本項目的施工增加了非常大的難度，項目道路本身為本地區(qū)的重要通道，車流量很大，道路施工時的交通疏導成為了重要的衡量因素。

3 應用流程

根據(jù)項目特點設計本項目的BIM 應用流程，項目依據(jù)藍圖以及設計階段交付的部分模型節(jié)點，進一步深化為施工模型，除此以外，項目還通過三維掃描技術完成地面BIM 模型創(chuàng)建工作，然后將這2 個模型整合為一體，作為道路改造與管廊建造同步的項目模型交付。具體應用如圖1所示。

圖1 BIM技術在市政地下綜合管廊施工階段的應用流程Fig.1 Application Flow Chart of BIM Technology in the Construction Stage of Municipal Underground Utility Tunnel

4 結合BIM技術的項目管理應用

4.1 模型創(chuàng)建

本項目根據(jù)不同工藝劃分包含多段的不同施工方案的線性模型，有頂管段、盾構段、明挖段、疊合裝配式段；根據(jù)艙數(shù)量劃分有兩艙、三艙、四艙段，根據(jù)截面形狀劃分有圓管段和有矩形管段等。水平方向的角度變化多樣，有小角度平緩轉彎、有近似圓弧轉彎、還有近90°轉彎；垂直方向坡度變化也多樣，有小角度平緩的、近似圓弧的以及近80°轉彎的。除此以外，還有附屬構筑物50多種，連接井20多種，在前期建模創(chuàng)建方案中測試了多種方案，最終根據(jù)實際挑選了最優(yōu)的參數(shù)化建模方案，并總結出本項目的建模標準以及構件庫，如圖2所示，能快速應用在類似項目中。

4.2 深化設計

本項目采用BIM 技術輔助深化設計，在BIM 應用過程中發(fā)現(xiàn)圖紙的尺寸、位置、詳圖標簽等圖紙問題匯總成核查報告，及時反饋設計方審核［3］。根據(jù)設計院最新修改成果對模型及時更新調整，相比傳統(tǒng)的方式大大提升了圖紙會審的準確性。保障了圖紙的準確性。在深化設計過程中，采用參數(shù)化模型進行協(xié)同管理，預留了重要的管線孔洞，優(yōu)化了部分方案，解決了管道集成問題；如圖3、圖4 所示，對管廊的位置、寬度和高度、各支管的接口設計、各種輔助安裝開口、通風口、監(jiān)控中心結構設計、人防閉門、通風設備等進行了建模和仿真分析，運用參數(shù)化技術對項目模型即時渲染，對設計效果進行模擬分析，優(yōu)化該設計方案。在完成碰撞檢測的基礎上，利用BIM 技術的虛擬施工功能，對部分機電管線和施工工藝進行優(yōu)化，從而改善管線布局，合理安排施工工藝及管線排布，為項目的運營提供良好的空間基礎［4］。

圖3 項目洞口預留樣板Fig.3 Sample of Project Opening Reservation

圖4 項目BIM碰撞報告樣板Fig.4 Project BIM Collision Report Template

4.3 施工工藝模擬

在施工模型的基礎上，增加施工過程、施工順序等信息，對施工過程進行可視化仿真，充分利用建筑信息模型對方案進行分析和優(yōu)化，從而提高方案審核的準確性，實現(xiàn)施工方案的可視化交底［5］。

本項目位于廣州市交通繁忙的主干道上，地下作業(yè)施工量大，施工難度很大，因此采用合理、科學的施工方案顯得十分重要。本項目采用BIM 技術對施工方案進行模擬，對本工程明挖、頂管、盾構等施工工藝進行詳細的施工組織模擬。特別是明挖施工路段，本路段涉及道路運輸臨時分流調整。因此，在方案實施前對各種方案進行模擬比較，比較各種方案的可行性，提前暴露施工方案中的不良因素，為施工方案的選擇提供依據(jù)。另外，施工前向施工隊進行虛擬施工交底，可以避免因誤解二維圖紙而造成的施工返工和材料浪費［6］。

4.4 工程量統(tǒng)計［7］

BIM 模型是一個完整的工程信息庫，在項目建設過程中可以快速調用相對應信息數(shù)據(jù)，其中工程量的統(tǒng)計就是很好的案例，在項目實施過程中，通過計算機快速提取對應施工部位的工程量信息，根據(jù)工期進度的安排，為項目的材料供應提供了準確的數(shù)據(jù)支撐［8］。通過BIM 獲得準確的工程量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，用于施工中的造價計算、預算范圍內不同設計方案的經(jīng)濟指標分析、不同施工方案的工程造價比較、施工前的工程預算和施工中的結算。

4.5 3D掃描應用［9］

利用三維掃描技術完成地面掃描，建立BIM 模型。以其高效率、高精度、高分辨率、高點云密度等特點，借助BIM 技術分析了土地征用的準確范圍，如圖5所示。

圖5 項目三位掃描點云模型Fig.5 Three Position Scanning Point Cloud Model of Project

通過精確的三維掃描模型和清晰的地面航拍圖，可以準確繪制出項目紅線圖及其對項目拆遷的影響。由于工程總長度達到15 km，需要1 個多月的時間才能通過人工測試。但通過掃描技術，分析只需1 周即可完成，大大縮短了時間，也減少了人工連續(xù)來回的繪圖確認。

紅線內影響較大的原有建筑主要包括夏茅客運站、衛(wèi)生學校、及附近居民社區(qū)等20多個重點部位。

4.6 BIM 5D信息平臺集成管理

基于BIM 5D 項目管理平臺實現(xiàn)管廊各深化設計模型在平臺中的精確集成，并可快速查看管廊各構件屬性、施工等信息，通過平臺的深度應用，把項目的數(shù)字工地管理、生產(chǎn)管理、工期管理、以及質量安全管理等應用模塊結合項目管理為現(xiàn)場管理提供技術支持。

通過監(jiān)控設備、塔吊監(jiān)控、電梯監(jiān)控、現(xiàn)場綠色施工監(jiān)測等完成項目數(shù)字工地自動化監(jiān)測；通過BIM 項目管理平臺對各部門管理數(shù)據(jù)集成，形成重要的每周、每日的生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理中心，為項目的生產(chǎn)管理、工期管理提供重要的數(shù)據(jù)參考；通過現(xiàn)場監(jiān)控設備的AI功能以及人員巡檢數(shù)據(jù)記錄，過程項目驗收管理數(shù)據(jù)的集中管理，以AI 抓拍、人員拍照和錄像等形式保存重要數(shù)據(jù)，形成重要的質量安全管理數(shù)據(jù)集成，為項目的質量安全管理提供重要的依據(jù)。

5 總結

本項目采用BIM 項目管理平臺輔助項目管理，并針對管廊工程特點進行BIM 應用研究。在項目管理過程中，結合BIM 項目管理平臺，在項目建設過程中的三維可視化、模型虛擬漫游、工程現(xiàn)場質量監(jiān)督、施工進度監(jiān)督等方面取得了良好的效果，項目管理全過程以三維模型為基礎，為項目管理提高了效率，減少了因對圖紙理解不足造成的問題［10］；凈高分析、碰撞檢測等工具減少了其中的隱患，提高了設計質量，減少了施工中人力、物力和時間的浪費，為項目節(jié)省了開支；項目漫游虛擬的三維顯示可以提前發(fā)現(xiàn)方案中的不足，并盡快進行調整和修改；工程量的快速準確統(tǒng)計，大大減少了現(xiàn)場工程量校核的工作量，提高了計算結果的準確性。由于管廊工程與公共建筑工程存在較大差異，該工程的成功應用為同類工程帶來了示范效應，產(chǎn)生了良好的社會效益。

在項目管理過程中，對項目建造過程進行模擬虛擬，展示項目建設全過程，并且對項目進行工程量密切配合，部分重點區(qū)域進行造價管控，完成對項目的全面管控，提升項目精細化管理。在本項目中，BIM模型及相關應用成果數(shù)據(jù)為后續(xù)管廊運營維護管理系統(tǒng)預留信息接口，輔助后續(xù)項目運營維護，將項目建筑信息化價值最大化。