BIM技術(shù)在地下綜合管廊施工階段

    1.BIM概述

    BIM稱為建筑信息模型，包含了大量的建筑實(shí)體信息，以三維數(shù)字成像技術(shù)為基礎(chǔ)，通過IFC(工業(yè)基礎(chǔ)分類)標(biāo)準(zhǔn)格式集成多種建模工具，用數(shù)字信息模擬實(shí)際建筑物的信息，來得到在工程項(xiàng)目施工過程中的數(shù)據(jù)。BIM研究的是建筑本身，其實(shí)質(zhì)是一種信息化的管理技術(shù)，一方面可以模擬整個(gè)立體建筑的原貌，另一方面可以加強(qiáng)對工程項(xiàng)目的管理。項(xiàng)目方可以從模型中得到更多的工程管理信息，再根據(jù)自身管理能力提取各種信息，使工程信息得到共享并且更新相關(guān)的數(shù)據(jù)，在一定程度上改變工程管理方的合作方式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)協(xié)同的管理方式。采用此種管理方式，一方面使項(xiàng)目建設(shè)的效率得到提高，另一方面對項(xiàng)目生命周期的管理起到積極的作用。

    2.傳統(tǒng)地下管線建設(shè)存在的問題

    城市的地下管線在鋪設(shè)時(shí)， 除了市政排水管線由統(tǒng)一排布之外，其余管線由各產(chǎn)權(quán)單位獨(dú)立設(shè)計(jì)與建設(shè)，并且都是直接埋設(shè)的在地下， 導(dǎo)致后期每個(gè)專業(yè)需要增管或維修時(shí)，都需要重新開挖路面，造成反復(fù)對道路“開刀”，不僅影響整個(gè)城市的交通運(yùn)行還造成道路壽命縮短， 后期市政建設(shè)成本在無形中增加。傳統(tǒng)的管線埋設(shè)方式使得地下管線的排布錯(cuò)綜復(fù)雜，地下空間沒有得到合理的規(guī)劃和利用， 管線的設(shè)計(jì)缺乏整體性，埋設(shè)管線帶來的無序開挖造成了地下資源的浪費(fèi)，并且不同專業(yè)的管線在鋪設(shè)密集區(qū)發(fā)生碰撞后采取臨時(shí)調(diào)整的方式，常常發(fā)生一處調(diào)整，處處調(diào)整的不合理局面。除此之外，城市的地下工程涉及范圍越來越廣，包括地鐵工程、地下通道、城市綜合地下室等，地下管線與地下工程的協(xié)調(diào)避讓成為二維設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。傳統(tǒng)地下管線的直埋方式管線直接與土壤接觸， 土壤中的一些化學(xué)物質(zhì)有可能對管線的表面產(chǎn)生侵蝕作用，縮短管線的使用時(shí)間且存在安全隱患。土地自身的不均勻沉降、外部壓力等自然條件也會(huì)對管線造成影響，在緊急情況下，城市的生命線能夠正常運(yùn)行就顯得尤為重要。

    3.BIM 技術(shù)在綜合管廊的價(jià)值體現(xiàn)

BIM 技術(shù)是輔助項(xiàng)目全過程實(shí)施的技術(shù)，能夠連接建筑項(xiàng)目生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源，是對工程對象的完整描述。利用可視化和可模擬性等特點(diǎn)將工程提前在計(jì)算機(jī)中模擬建造， 將項(xiàng)目全過程中可能出現(xiàn)的問題提前檢查、提前解決，形成一套完整的實(shí)施方案。同時(shí)，BIM 技術(shù)創(chuàng)造了一個(gè)集成化的管理環(huán)境，在項(xiàng)目管理過程中減少風(fēng)險(xiǎn)。利用BIM 技術(shù)提高管廊設(shè)計(jì)質(zhì)量， 避免施工過程的返工，使綜合管廊工程真正做到規(guī)劃先行。BIM 針對特殊部位和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)可以可視化展現(xiàn)施工方案、施工場地規(guī)劃，有效提高建造效率，為節(jié)約土地資源提供充足的依據(jù)。實(shí)現(xiàn)分段、分層的施工控制和造價(jià)控制， 有利于資金的節(jié)約與統(tǒng)籌安排。管廊公司、施工方、監(jiān)理方等參與方可以通過BIM 模型直觀便捷地看到產(chǎn)品和服務(wù)，保證工程建設(shè)各方協(xié)調(diào)與溝通及時(shí)有效。

4.BIM在綜合管廊建設(shè)中的實(shí)施體系

4.1基于BIM的地下管廊綜合排布設(shè)計(jì)

基于BIM的地下管廊綜合排布設(shè)計(jì)可以充分利用BIM技術(shù)的可視化能力，以及信息的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算能力，在進(jìn)行地下管廊綜合排布設(shè)計(jì)前，利用無人機(jī)3D掃描技術(shù)獲得管廊的建設(shè)區(qū)域的周邊環(huán)境模型，或者利用相關(guān)BIM軟件自行創(chuàng)建周邊的環(huán)境模型，包括但不于該區(qū)域的道路、房屋建筑、地形走勢等。通過梳理各類建筑的類型、數(shù)量，以及管廊建設(shè)區(qū)域周邊用地的規(guī)劃用地性質(zhì)，為三維模型里的各項(xiàng)建筑添加建筑類型、管線需求屬性，形成該區(qū)域管廊需求分析模型，在三維模型中綜合分析管廊的主線總體布置走向、管線出倉以及與支線之間的接駁位置設(shè)置等。綜合管廊在過河時(shí)，為避讓橋梁基礎(chǔ)，可局部進(jìn)行彎折，管廊轉(zhuǎn)折角須符合各類管線的曲折角要求。在進(jìn)行地下管廊設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮近遠(yuǎn)期的城市規(guī)劃，以滿足城市發(fā)展對管廊的余量要求。由于管廊上部一般都是市政道路，故在管廊設(shè)計(jì)過程中要充分考慮管廊上部道路的類型以及該類型的道路設(shè)計(jì)荷載，將BIM模型直接導(dǎo)入到結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件中，結(jié)合側(cè)墻受到的土壓力以及底板的地基支撐，對整個(gè)的管廊進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，確保管廊的結(jié)構(gòu)安全。

4.2地下管廊內(nèi)部管線排布

在BIM模型中進(jìn)行各專業(yè)管線的排布，可以實(shí)時(shí)查看正在布置的管線與其他管線之間的間距是否滿足預(yù)先設(shè)計(jì)的要求，在排布完成之后還可進(jìn)行一鍵式碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)管線排布的軟碰撞和硬碰撞，硬碰撞主要是為了發(fā)現(xiàn)管線與管廊自身，或者管線與管線之間的碰撞，軟碰撞主要是為了檢查管線的間距等，在進(jìn)行管線設(shè)計(jì)過程中，通過三維漫游模擬，驗(yàn)證預(yù)留檢修空間以及人行道是否滿足運(yùn)營階段的要求。

并不是所有的道路都設(shè)置綜合管廊，部分區(qū)域管廊會(huì)與外部直埋管道進(jìn)行銜接，由于每一個(gè)接口處對管線的管徑需求不盡相同，且涉及大量的預(yù)留洞口，故在管廊內(nèi)部管線排布設(shè)計(jì)過程中要考慮各預(yù)留孔的大小，并結(jié)合預(yù)留孔的定位優(yōu)化管廊側(cè)壁的鋼筋排布，保證后期管廊出線與過路套管的銜接。除了預(yù)留洞口的定位，在管廊設(shè)計(jì)過程中確定關(guān)系布置后，還應(yīng)進(jìn)行管線橋架相關(guān)預(yù)埋件的定位設(shè)計(jì)，通過預(yù)埋件的設(shè)置避免后期管線布置過程中對于管廊主體結(jié)構(gòu)的再次鉆孔開槽，同時(shí)也可以加快管廊內(nèi)部管線以及橋架的安裝速度。

4.3基于BIM的市政管廊建造成本測算

在實(shí)施過程中，通過將BIM模型與材料采購單價(jià)、相關(guān)工藝對應(yīng)的人工需求量等定額數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，給管廊BIM模型添加建造成本屬性，可以一鍵獲得管廊生產(chǎn)和施工的預(yù)期成本以及成本結(jié)構(gòu)組成，為管廊的設(shè)計(jì)以及施工提供成本的決策支持。在生產(chǎn)和施工過程中，通過管廊的信息的積累，記錄生產(chǎn)和施工過程相關(guān)的時(shí)間信息、成本信息、勞務(wù)需求信息等，以此信息為基礎(chǔ)，將生產(chǎn)和施工實(shí)際過程中發(fā)生的建造成本與預(yù)期成本進(jìn)行對比，分析費(fèi)用偏差發(fā)生的原因，為后期管廊的生產(chǎn)和施工管理提供決策數(shù)據(jù)支持。通過大量數(shù)據(jù)的積累也可以形成管廊生產(chǎn)施工成本的大數(shù)據(jù)庫。

4.4基于BIM的運(yùn)營維護(hù)管理

在運(yùn)營維護(hù)過程中，工作人員可通過模型查詢?nèi)我鈽?gòu)件的相關(guān)信息，包括管線的生產(chǎn)廠家、幾何參數(shù)、管理負(fù)責(zé)人以及保修聯(lián)系電話等，維護(hù)維修完成后并將相關(guān)維修信息同步到BIM模型當(dāng)中，作為后期運(yùn)維的管理數(shù)據(jù)，還可以在BIM模型中給每一個(gè)管線設(shè)置下一次檢修的時(shí)間計(jì)劃，臨近檢修時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)將通知相應(yīng)的管理人員對管廊內(nèi)的相應(yīng)設(shè)備管線進(jìn)行更新維護(hù)，保障后期運(yùn)營的順利實(shí)施。