吳曉鵬 陳 明 張海滔

（1.廣州建筑股份有限公司，廣東 廣州 510030；2.廣州一建建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510060）

0 引言

隨著我國建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來越多的城市綜合體建設(shè)采用地下綜合管廊[1]。地下綜合管廊最大的特點(diǎn)就是可以允許管理人員進(jìn)入并進(jìn)行維修保養(yǎng)，從而有效地減少市政維保隊(duì)伍反復(fù)開挖路面，避免造成路面堵塞，大大提高工作人員檢修管線的效率[2]。同時(shí)地下綜合管廊將各種類型的地下管線集于一體，按不同類型分別進(jìn)行擺放，有效改善了各種地下管線雜亂碰撞的局面[3]，提高了城市的現(xiàn)代化水平。

地下綜合管廊中各種管線密集，施工體量大而且周期長，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)種類多，對施工水平的要求非常高，很大程度上增大了施工難度[4]。為了解決地下管廊施工效率低的問題[5]和降低施工中產(chǎn)生的誤差，可以在地下管廊施工過程中運(yùn)用BIM技術(shù)[6]，建立綜合管廊BIM模型用于綜合管廊全生命周期的管理，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決施工過程中存在的問題，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目智能化管理[7]。

1 工程概況

某地下綜合管廊工程位于某科技工業(yè)園的大型企業(yè)園內(nèi)，其中建設(shè)內(nèi)容包括：1號(hào)路（長2945.911m）、2號(hào)路（長2544.817m）、3 號(hào)路（長1929.662m）、場外施工便道（長1977m，寬6m），地下綜合管廊全長約10公里，標(biāo)準(zhǔn)段管廊體寬12.7m，高4.6m。地下綜合管廊設(shè)計(jì)為三艙段、四艙段、盾構(gòu)段，均布置在道路東側(cè)綠化帶和人行道下，入廊管線分別有通信、天然氣、電力、給排水管線。綜合管廊包括出線艙、吊裝口、逃生口、通風(fēng)口、控制中心建設(shè)，出線艙開挖深度達(dá)12m，疊交于綜合管廊下方，其中設(shè)計(jì)使用年限50年，安全設(shè)計(jì)等級(jí)一級(jí)，防水等級(jí)為一級(jí)。

2 綜合管廊施工過程中的重難點(diǎn)

由于工程復(fù)雜，參與單位較多，施工中遇到的重難點(diǎn)問題主要有四大類：技術(shù)問題、現(xiàn)場協(xié)調(diào)問題、信息溝通問題和模型負(fù)責(zé)問題，具體如下：

（1）管道涉及類型多，該綜合管廊包含了電信、天然氣、電力、給排水等管道，各管道橋架施工過程中可能產(chǎn)生碰撞等問題。

（2）項(xiàng)目工期緊，涉及專業(yè)多，對材料堆放場地要求較高。

（3）項(xiàng)目參與單位多，協(xié)同需求量大，可能存在信息缺少和滯后等問題。

（4）項(xiàng)目建模難度大。項(xiàng)目建模包括出線艙、吊裝口、逃生口、通風(fēng)口、控制中心建設(shè)，施工形式包含盾構(gòu)、明挖、頂管等，附屬結(jié)構(gòu)有40多種出入口、出風(fēng)口、投料口等，連接井也多達(dá)10多種。

總之，該項(xiàng)目施工重難點(diǎn)多，時(shí)間緊，任務(wù)重。針對這些問題，分別從BIM模型協(xié)同化、模型深化設(shè)計(jì)、管道碰撞檢查、技術(shù)交底、物資提取與材料管理、進(jìn)度動(dòng)態(tài)管控等六方面進(jìn)行探究，對工程項(xiàng)目進(jìn)行智能化管理。

3 BIM技術(shù)在不同施工階段的應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)簡介

BIM通常稱作建筑信息模型，它利用三維數(shù)字模擬技術(shù)建立三維模型將項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的尺寸、定位、材料材質(zhì)、規(guī)格型號(hào)等參數(shù)信息進(jìn)行展示[8]。在項(xiàng)目建設(shè)中，通過運(yùn)用BIM技術(shù)，建立綜合管廊、附屬結(jié)構(gòu)內(nèi)的所有建筑、設(shè)備、材料的模型，可以查看項(xiàng)目全過程的模型數(shù)據(jù)，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)施進(jìn)度進(jìn)行修改調(diào)整，在項(xiàng)目建設(shè)過程中發(fā)揮重要的作用。

3.2 BIM模型建立與模型協(xié)同化

地下綜合管廊信息模型主要采取Revit軟件進(jìn)行精確建模，模型主要包括地下管廊主體結(jié)構(gòu)，如梁、板、墻等結(jié)構(gòu)模型；電信、天然氣、電力、給排水管線等各個(gè)分支口管線布置；管線支架以及頂管段、明挖段、盾構(gòu)段等全專業(yè)管廊模型，如圖1所示為綜合管廊建筑信息模型。

圖1 綜合管廊建筑信息模型

在地下管廊施工過程中，由于涉及專業(yè)較多，設(shè)計(jì)師和現(xiàn)場工程師缺乏溝通，可能會(huì)產(chǎn)生碰撞、缺少、遺漏等問題，采取BIM技術(shù)建立協(xié)同化平臺(tái)，可以讓不同專業(yè)的設(shè)計(jì)師在同一平臺(tái)進(jìn)行模型設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場工程師根據(jù)協(xié)同化模型反饋設(shè)計(jì)未發(fā)現(xiàn)的問題，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的問題，起到“治未病”的作用。同時(shí)有利于各方進(jìn)行工作交底，輔助圖紙會(huì)審，加強(qiáng)施工方進(jìn)行進(jìn)度控制、管理控制、質(zhì)量控制，提高了管理人員對圖紙查漏補(bǔ)缺審查能力。

3.3 模型深化設(shè)計(jì)

建模分段既要考慮管廊本身坡度、轉(zhuǎn)角等物理因素，也要考慮現(xiàn)場施工組織、實(shí)際進(jìn)度和施工縫預(yù)留等。在10km的管廊中，有三艙段、四艙段、盾構(gòu)段。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目管廊的洞口、預(yù)埋件、吊點(diǎn)等需要提前預(yù)留，通常在施工的過程中才能發(fā)現(xiàn)洞口的大小、位置和預(yù)埋件的尺寸、埋設(shè)位置是否準(zhǔn)確，容易造成預(yù)留不當(dāng)，產(chǎn)生打鑿返修等情況。此外，通信、天然氣、電力、給排水管線四個(gè)艙口分別有大量管線需要排版，采取BIM技術(shù)對管廊內(nèi)設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，賦予各個(gè)構(gòu)件材料、規(guī)格、尺寸等屬性信息，生成各個(gè)節(jié)點(diǎn)大樣圖，再根據(jù)實(shí)際施工需求將預(yù)埋件、洞口、橋架等按順序進(jìn)行排版，使其滿足現(xiàn)場施工要求，減少施工過程順序混亂等問題。利用BIM進(jìn)行深化設(shè)計(jì)作為項(xiàng)目實(shí)施管理的技術(shù)手段，通過參數(shù)化模型可進(jìn)行重要管線空洞預(yù)留，將有效提高施工效率，降低施工成本。

3.4 管道碰撞檢查

地下綜合管廊的走廊里，有著各種類型的管線，施工形式包含明挖、盾構(gòu)、頂管等，不僅存在輔助設(shè)施或者橋架與管線之間碰撞沖突的情況，還有預(yù)留凈空滿足不了設(shè)計(jì)要求等問題。項(xiàng)目采用BIM技術(shù)提前對模型進(jìn)行碰撞檢查，將碰撞位置節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，共發(fā)現(xiàn)500多處碰撞點(diǎn)，根據(jù)檢查結(jié)果對碰撞的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，將管廊內(nèi)管線、橋架、吊架等重新進(jìn)行合理排布，使其滿足凈空設(shè)計(jì)要求，經(jīng)設(shè)計(jì)方同意進(jìn)行初步優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終與設(shè)計(jì)方協(xié)調(diào)完善圖紙，提前解決各管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)隱藏沖突等問題，減少了因變更產(chǎn)生的費(fèi)用投資，有效避免施工后產(chǎn)生的返工等問題，很大程度上節(jié)約了施工成本，保障了施工工期。

3.5 技術(shù)交底

在常規(guī)技術(shù)交底過程中，難以將施工復(fù)雜節(jié)點(diǎn)和工藝完全呈現(xiàn)出來，采取BIM技術(shù)對復(fù)雜施工工藝或者節(jié)點(diǎn)建立三維可視化模型，使管理人員更加透徹地理解施工內(nèi)容。該項(xiàng)目采取Ⅳ型拉森鋼板樁，通過將鋼板樁模型進(jìn)行三維演示，能夠更直觀的顯示鋼板樁大小尺寸和聯(lián)鎖形式，再結(jié)合技術(shù)方案對項(xiàng)目施工班組進(jìn)行可視化技術(shù)交底，有效檢驗(yàn)了方案的可行性，使班組能夠更透徹地理解項(xiàng)目施工內(nèi)容，提高項(xiàng)目管理人員技術(shù)水平，確保了工程質(zhì)量。

3.6 物資提取與材料管理

BIM模型也是一個(gè)包含工程信息的數(shù)據(jù)庫，可以真實(shí)地提供管理需要的工程量信息?？梢愿鶕?jù)施工現(xiàn)場需求按流水段、構(gòu)件等方式快速提取工程量，并輸出施工常用物資需用計(jì)劃表，為物資采購、限額領(lǐng)料提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，輔助工程造價(jià)管理與現(xiàn)場施工。根據(jù)優(yōu)化后模型統(tǒng)計(jì)提資需求量，避免由于材料短缺而影響結(jié)構(gòu)施工與下單過多造成材料浪費(fèi)等一系列的問題，為限額料提供可靠數(shù)據(jù)支撐。

3.7 進(jìn)度動(dòng)態(tài)管控

在該項(xiàng)目的施工過程中，基于BIM技術(shù)管理平臺(tái)對項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃與實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)展進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，輔助判斷項(xiàng)目進(jìn)度是否符合預(yù)期并作相應(yīng)調(diào)整。通過這種直觀的表現(xiàn)方式，項(xiàng)目管理人員可及時(shí)找出進(jìn)度偏差，查找原因并作出相應(yīng)進(jìn)度調(diào)整，很好地實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的進(jìn)度控制。

4 結(jié)束語

綜上所述，該工程將BIM技術(shù)分別在BIM模型協(xié)同化、模型深化設(shè)計(jì)、管道碰撞檢查、技術(shù)交底等四個(gè)方面進(jìn)行了運(yùn)用，建立了模型協(xié)同化平臺(tái)，加強(qiáng)了各方的協(xié)同交流，有效減少了結(jié)構(gòu)和管線設(shè)計(jì)錯(cuò)漏等問題；解決了管廊支架、管線、其他設(shè)施碰撞沖突和預(yù)埋件布置、洞口布置、凈空檢查等問題；提高了施工速度，顯著減少了現(xiàn)場材料二次搬運(yùn)等問題，節(jié)省了人力、物力等資源，縮短了工期；提高了地下管廊施工質(zhì)量，有效提高了運(yùn)維階段管理效率；完善了城市地下綜合管廊施工管理工作，提高了服務(wù)水平。綜合管廊施工過程中，運(yùn)用BIM技術(shù)達(dá)到了精細(xì)化、模擬化、智慧化的設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)維管理。