【摘要】基于市政管線施工中普遍存在的管線沖突、空間布局不合理等問(wèn)題，文章探討了建筑信息模型（BIM）技術(shù)在數(shù)字化施工中的應(yīng)用。詳細(xì)分析了BIM技術(shù)的三維建模、碰撞檢測(cè)、空間優(yōu)化等功能，闡述了其在管線設(shè)計(jì)、施工管理與后期維護(hù)中的優(yōu)勢(shì)與實(shí)際效果。結(jié)合管線埋深優(yōu)化與協(xié)同工作平臺(tái)的使用，分析了BIM在提高施工精度、優(yōu)化資源配置、降低成本方面的作用。研究結(jié)果表明，BIM技術(shù)通過(guò)數(shù)字化手段有效解決了管線布置沖突和施工管理難題，顯著提升了施工效率和管理透明度。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；市政管線；數(shù)字化施工；碰撞檢測(cè)；施工優(yōu)化

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU242 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）02-0028-03

0 引言

市政管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，包括給水管線、排水管線、電力管線、通信管線等，在城市建設(shè)和運(yùn)行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，市政管線的施工時(shí)常面臨管線沖突、空間利用不當(dāng)、施工進(jìn)度不易控制等問(wèn)題，給工程質(zhì)量和施工安全帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)施工方式依賴(lài)于二維設(shè)計(jì)圖紙，施工人員對(duì)管線的空間位置和相互關(guān)系缺乏準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)，容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)與施工不一致、施工周期延誤以及高昂的成本產(chǎn)生。隨著信息技術(shù)發(fā)展，建筑信息模型（BIM）技術(shù)作為一種高效的數(shù)字化工具，逐漸在建筑、工程和施工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在市政管線施工中，BIM通過(guò)三維建模、碰撞檢測(cè)、信息共享等功能，可有效避免管線間沖突，提高設(shè)計(jì)精度，優(yōu)化施工方案，提升施工效率，降低工程成本[1]。此外，BIM還能通過(guò)協(xié)同工作平臺(tái)提升項(xiàng)目管理效率和透明度，確保施工的高效和安全。本文重點(diǎn)分析了BIM技術(shù)在市政管線數(shù)字化施工中的應(yīng)用，探討其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與面臨的挑戰(zhàn)，并展望其未來(lái)的發(fā)展前景。

1 市政管線施工面臨的主要問(wèn)題與挑戰(zhàn)

1.1 管線沖突與設(shè)計(jì)缺陷

在市政管線施工中，管線沖突是不可忽視的問(wèn)題。由于缺乏有效的可視化工具，在設(shè)計(jì)時(shí)管道系統(tǒng)易產(chǎn)生重疊或交叉現(xiàn)象，這些沖突通常會(huì)暴露在施工現(xiàn)場(chǎng)，導(dǎo)致施工進(jìn)度停滯。施工人員無(wú)法在施工前準(zhǔn)確識(shí)別此類(lèi)問(wèn)題，在施工過(guò)程中會(huì)造成返工現(xiàn)象，既浪費(fèi)時(shí)間，又增加施工成本。管線設(shè)計(jì)時(shí)，管道排布通常不合理，導(dǎo)致管道間交錯(cuò)及空間浪費(fèi)。此類(lèi)不當(dāng)設(shè)計(jì)使管線無(wú)法在預(yù)定的空間內(nèi)協(xié)調(diào)布置，進(jìn)而影響施工流暢性。為解決此類(lèi)問(wèn)題需要在設(shè)計(jì)階段采取更細(xì)致的規(guī)劃，確保管線系統(tǒng)的優(yōu)化布局，并對(duì)每個(gè)管道空間需求做出精準(zhǔn)預(yù)判。

1.2 空間利用與管線埋深問(wèn)題

市政管線施工涉及多系統(tǒng)布置。例如，給水管、排水管、電力管線和通信管道等。市政管線布置應(yīng)在有限空間內(nèi)合理安排，才能確保各系統(tǒng)順暢運(yùn)行。尤其在城市環(huán)境內(nèi)，由于地下空間緊張，管線的空間布局尤為重要。若空間利用不當(dāng)，不僅會(huì)影響管線的功能性，還可能導(dǎo)致后期維護(hù)困難。管線間的距離、排列順序、埋設(shè)深度等細(xì)節(jié)，都會(huì)對(duì)施工過(guò)程產(chǎn)生影響[2]。

1.3 施工安全與進(jìn)度管理難度

傳統(tǒng)市政管線施工方式通常依賴(lài)人工操作和傳統(tǒng)的測(cè)量方法，施工人員在現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，通常對(duì)管線的準(zhǔn)確位置和布局缺乏足夠了解。施工誤差和操作不當(dāng)時(shí)有發(fā)生，特別是在復(fù)雜地形或狹小的施工空間中，安全隱患也隨之增加。例如，施工人員可能因?qū)芫€布置的理解不充分而誤挖或誤裝管道，造成管道損壞或漏水等問(wèn)題，進(jìn)一步加大了工程風(fēng)險(xiǎn)。此外，市政管線施工通常涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，需要協(xié)調(diào)不同工種的施工人員。傳統(tǒng)的施工進(jìn)度管理方式通常難以實(shí)時(shí)掌握施工進(jìn)展，易導(dǎo)致某些環(huán)節(jié)出現(xiàn)延誤。尤其在復(fù)雜的城市環(huán)境中，由于施工空間狹窄，地形不規(guī)則等原因，施工難度較大，造成工程延誤和成本的增加。而施工安全管理和進(jìn)度控制的不足，使項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程存在較大不確定性，同時(shí)也增加了工程管理的難度。因此，如何確保施工的安全性和進(jìn)度，成為施工管理中的重要任務(wù)[3]。

2 BIM技術(shù)在市政管線施工中的應(yīng)用原理

2.1 BIM建模原理與基本流程

BIM是一種基于數(shù)字化建模的技術(shù)，它通過(guò)精確的三維模型對(duì)建筑和工程項(xiàng)目進(jìn)行全面管理和優(yōu)化。在市政管線施工中，BIM技術(shù)的應(yīng)用始于設(shè)計(jì)階段。在這一階段，BIM將各類(lèi)管線、設(shè)施及其他建筑要素以三維數(shù)字化方式集成，為后續(xù)施工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。建模過(guò)程包括從二維圖紙向三維模型的轉(zhuǎn)化，通過(guò)精準(zhǔn)的幾何數(shù)據(jù)、材質(zhì)信息、管道尺寸等，構(gòu)建完整虛擬空間。這種建模方式不局限于靜態(tài)展示，還融入了管線物理屬性和施工要求，使施工人員可以從虛擬模型中直接獲取施工所需要的信息。在設(shè)計(jì)階段，BIM通過(guò)不同學(xué)科的協(xié)同工作將管線布置和設(shè)計(jì)逐步細(xì)化，形成高精度數(shù)字化平臺(tái)。設(shè)計(jì)人員可借助BIM工具進(jìn)行多方案比對(duì)，確保各類(lèi)管線布局最優(yōu)化。在施工階段，BIM不僅為施工人員提供準(zhǔn)確的管線位置和尺寸，還可通過(guò)集成系統(tǒng)支持項(xiàng)目管理者對(duì)進(jìn)度、成本和質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控[4]。使設(shè)計(jì)到施工的每個(gè)環(huán)節(jié)都能得到高度的數(shù)字化支持和協(xié)調(diào)管理，大幅提高施工準(zhǔn)確性和效率。

2.2 碰撞檢測(cè)與管線優(yōu)化設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)最具優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用之一是碰撞檢測(cè)。在市政管線施工中，這一功能發(fā)揮了巨大作用。由于市政管線通常涉及多類(lèi)型管道和設(shè)施，布局相對(duì)復(fù)雜，易出現(xiàn)交叉或重疊現(xiàn)象。這不僅增加了施工難度，還可能影響后期的維護(hù)管理。在傳統(tǒng)施工模式中，通常在施工現(xiàn)場(chǎng)才被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致返工和延誤。而通過(guò)BIM的碰撞檢測(cè)功能，設(shè)計(jì)人員可以在施工前提前發(fā)現(xiàn)管道間的沖突問(wèn)題，并通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)提前解決。BIM的碰撞檢測(cè)技術(shù)能實(shí)時(shí)掃描整個(gè)三維模型，自動(dòng)識(shí)別管線與其他設(shè)施（如建筑結(jié)構(gòu)、電力管道、其他市政設(shè)施等）間的碰撞點(diǎn)。當(dāng)檢測(cè)到潛在沖突，BIM系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警示，并提出優(yōu)化方案。例如，調(diào)整管道布置，改變管線走向或重新安排管道安裝順序等。這一過(guò)程大幅減少了現(xiàn)場(chǎng)的施工干擾，可避免返工及材料浪費(fèi)。此外，利用BIM的可視化優(yōu)勢(shì)，施工人員可通過(guò)3D視圖直觀了解每根管線的具體位置，從而優(yōu)化施工順序，確保不同管線間的合理間距，有效避免交叉碰撞和重復(fù)施工。

2.3 空間布局與管線埋深優(yōu)化

市政管線的施工涉及多個(gè)不同類(lèi)型的管道系統(tǒng)，合理的空間布局和管線埋深是確保施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)施工中，由于對(duì)管線深度和空間需求的認(rèn)知不足，施工過(guò)程中常出現(xiàn)空間浪費(fèi)、管道埋設(shè)過(guò)深或過(guò)淺的問(wèn)題，可能影響管道功能和后期的維護(hù)工作。BIM技術(shù)通過(guò)精確的三維建模，能有效解決這些問(wèn)題。通過(guò)BIM建模，設(shè)計(jì)人員可直觀查看各類(lèi)管線的空間布局，確保每條管線的走向、深度和位置都符合設(shè)計(jì)要求。在管線的埋設(shè)深度上，BIM技術(shù)通過(guò)詳細(xì)的標(biāo)高數(shù)據(jù)和深度優(yōu)化分析，幫助設(shè)計(jì)師合理安排管線埋設(shè)，避免埋設(shè)過(guò)淺或過(guò)深。特別是在復(fù)雜的城市環(huán)境中，BIM可通過(guò)提供三維標(biāo)高示意圖，清晰展示管線的埋設(shè)位置，幫助設(shè)計(jì)和施工人員更好地理解和掌握埋設(shè)的深度要求，確保管線間的距離和空間不被浪費(fèi)。例如，通過(guò)BIM的空間布局優(yōu)化，施工人員可在項(xiàng)目實(shí)施前，模擬出不同管道系統(tǒng)間的交錯(cuò)關(guān)系，確保每個(gè)系統(tǒng)的管道都能在既定空間內(nèi)得到最大化利用。在精確的空間安排下，不僅提高了施工效率，還能有效避免管道在施工或使用過(guò)程中因位置不當(dāng)而產(chǎn)生的故障和問(wèn)題[5]。

2.4 提高施工效率

BIM技術(shù)不僅是一個(gè)設(shè)計(jì)工具，它還在施工過(guò)程中扮演著重要角色。通過(guò)BIM技術(shù)，施工人員能實(shí)時(shí)獲取管線具體信息，包括管道材質(zhì)、尺寸、布置方案等。通過(guò)信息流的傳遞，不僅能提高施工精確度，還能加快施工進(jìn)度。通過(guò)數(shù)字化的施工管理，BIM技術(shù)使項(xiàng)目各方（設(shè)計(jì)師、施工人員、項(xiàng)目經(jīng)理等）能在同一平臺(tái)上共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)縫對(duì)接。BIM還通過(guò)優(yōu)化施工流程，減少了不必要的返工，進(jìn)一步提高工期控制能力。

3 BIM在市政管線施工中的數(shù)字化管理與協(xié)同工作

3.1 數(shù)據(jù)共享與協(xié)同工作平臺(tái)

BIM技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)之一是能實(shí)現(xiàn)不同專(zhuān)業(yè)間的信息流通。在市政管線施工項(xiàng)目中，不同團(tuán)隊(duì)如設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等應(yīng)協(xié)同合作，處理復(fù)雜的管線系統(tǒng)和施工要求。通過(guò)BIM，所有團(tuán)隊(duì)成員可在一個(gè)集成平臺(tái)上共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。這樣的信息共享使設(shè)計(jì)更透明，減少了溝通上的誤解和錯(cuò)誤，確保每個(gè)環(huán)節(jié)的高效對(duì)接。隨著云平臺(tái)技術(shù)的普及，BIM可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新，所有涉及市政管線施工的成員都能在云平臺(tái)看到最新的設(shè)計(jì)和施工信息。例如，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行設(shè)計(jì)修改后，施工團(tuán)隊(duì)可即時(shí)看到變化，并根據(jù)新的數(shù)據(jù)調(diào)整施工進(jìn)度和方法。通過(guò)協(xié)同工作平臺(tái)，施工現(xiàn)場(chǎng)的變化、進(jìn)度更新或設(shè)計(jì)變更都能得到及時(shí)處理。更重要的是，這種信息流通不僅是單向的，更是多向交互的，意味著設(shè)計(jì)師、施工人員和項(xiàng)目管理者都能在同一平臺(tái)上同步工作、優(yōu)化決策。這種數(shù)字化協(xié)同工作大幅提升了團(tuán)隊(duì)間的合作效率。項(xiàng)目各方能在一個(gè)集中的平臺(tái)上快速獲取信息、反饋問(wèn)題和解決疑慮，不僅減少了項(xiàng)目的不確定性，也有效避免了因信息延遲或溝通障礙帶來(lái)的錯(cuò)誤，從而提高了項(xiàng)目整體的施工質(zhì)量和進(jìn)度。

3.2 施工監(jiān)控與進(jìn)度管理

BIM不僅是一種設(shè)計(jì)工具，它在施工過(guò)程中也能發(fā)揮巨大作用，尤其在施工監(jiān)控和進(jìn)度管理方面。施工管理中，控制進(jìn)度是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵，而B(niǎo)IM技術(shù)為項(xiàng)目經(jīng)理和施工團(tuán)隊(duì)提供了精準(zhǔn)的進(jìn)度跟蹤和問(wèn)題預(yù)警功能。通過(guò)BIM，施工團(tuán)隊(duì)可實(shí)時(shí)獲取關(guān)于管線布局、施工方法、進(jìn)度計(jì)劃等重要信息，確保施工按計(jì)劃推進(jìn)。此外，BIM能與進(jìn)度管理軟件結(jié)合，提供詳細(xì)的施工階段和任務(wù)安排，幫助施工團(tuán)隊(duì)對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行時(shí)間管理。例如，團(tuán)隊(duì)可在BIM中查看各類(lèi)管線的安裝計(jì)劃，并根據(jù)施工進(jìn)展及時(shí)調(diào)整計(jì)劃。通過(guò)可視化施工過(guò)程，管理人員不僅能監(jiān)控每項(xiàng)任務(wù)的進(jìn)展，還能分析潛在的延誤風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而提前采取措施調(diào)整，避免因施工延誤而影響整體項(xiàng)目進(jìn)度。

3.3 后期維護(hù)與設(shè)施管理

BIM技術(shù)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是它不僅在設(shè)計(jì)和施工階段發(fā)揮作用，還可為后期設(shè)施的維護(hù)和管理提供極大便利。在市政管線施工中，管道系統(tǒng)的后期運(yùn)營(yíng)和維護(hù)是不可或缺的一環(huán)。利用BIM技術(shù)，施工完成后的管線信息能持續(xù)更新，并為未來(lái)的維護(hù)工作提供精確的數(shù)據(jù)支持。通過(guò)BIM，市政管線的所有信息，包括管道位置、尺寸、材質(zhì)、使用年限等，都可在數(shù)字化平臺(tái)上存檔。這使城市管網(wǎng)的管理者能隨時(shí)獲取最新管道狀態(tài)，無(wú)論是日常檢查還是突發(fā)的維修需求，都可快速找到管道具體位置和相關(guān)信息，極大提高了維護(hù)的效率。

3.4 BIM實(shí)施中的技術(shù)與管理難點(diǎn)

盡管BIM技術(shù)在市政管線施工中具有諸多優(yōu)勢(shì)，但其實(shí)施過(guò)程仍然面臨一些技術(shù)和管理上的難點(diǎn)。在技術(shù)層面，BIM建模的準(zhǔn)確性和完整性是關(guān)鍵問(wèn)題。市政管線系統(tǒng)通常較復(fù)雜，涉及的管道、設(shè)備種類(lèi)繁多，如何將所有元素精確地轉(zhuǎn)化為BIM，確保模型的高質(zhì)量和高精度，是一個(gè)技術(shù)難題。此外，由于市政管線系統(tǒng)通?？缭蕉鄠€(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，如何實(shí)現(xiàn)不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)集成和協(xié)同也是一個(gè)技術(shù)上的挑戰(zhàn)。在管理層面，盡管BIM在提升施工效率和減少成本方面表現(xiàn)突出，但其成功應(yīng)用仍需要項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員具備較高的技術(shù)水平。許多施工人員對(duì)BIM技術(shù)的接受度較低，且在實(shí)際應(yīng)用中，可能存在對(duì)BIM工具操作不熟悉或理解不足的情況，這直接影響了BIM的效果。因此，在實(shí)際操作中，如何加強(qiáng)對(duì)施工人員的BIM培訓(xùn)和技術(shù)支持，是實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)在市政管線施工中的應(yīng)用為傳統(tǒng)施工方法帶來(lái)了革命性變革，通過(guò)數(shù)字化建模、信息共享、碰撞檢測(cè)等功能，極大提升了施工精度和效率。在管線設(shè)計(jì)、施工管理及后期設(shè)施維護(hù)等各階段，BIM不僅優(yōu)化了資源的利用和施工過(guò)程，還為項(xiàng)目的全過(guò)程管理提供了可靠的數(shù)字支持。通過(guò)協(xié)同工作平臺(tái)，施工團(tuán)隊(duì)能實(shí)時(shí)共享數(shù)據(jù)，確保各專(zhuān)業(yè)間無(wú)縫對(duì)接，從而降低了誤差和返工風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了成本。然而，BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用仍面臨一定的技術(shù)與管理難題，包括高質(zhì)量建模的要求、數(shù)據(jù)集成的復(fù)雜性以及施工人員對(duì)新技術(shù)的適應(yīng)性問(wèn)題。盡管如此，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，BIM在市政管線施工中的潛力將逐步釋放，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)邁向更智能化、數(shù)字化的未來(lái)。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡(jiǎn)介]高帷峻（1985—），男，廣西岑溪人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：道路與橋梁、隧道技術(shù)教學(xué)與施工。