BIM技术在地下综合管廊工程中的应用研究

翟林

摘要 随着我国城镇化进程的加快，人口增長与建设用地不足的冲突日益显著，合理地利用地下空间尤为重要。为了合理规划和有效管理电力、通信、供热、燃气以及给排水等管线，城市地下综合管廊已成为城市基础设施建设的重要部分。地下综合管廊具有全线空间狭小、管线密集、运维管理要求高等特点。采用BIM技术可以对城市地下综合管廊设计、施工及运营阶段提供可视化技术支撑，利于优化设计、缩短工期、方便运营。文章重点介绍BIM技术在地下综合管廊工程设计及施工过程中的应用。

关键词 地下综合管廊;BIM技术;设计优化;施工管理

中图分类号 TU17;TU990.3 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）10-0116-03

0 引言

为了合理规划和有效管理电力、通信、供热、燃气以及给排水等管线，我国正在大力推动地下综合管廊工程建设。地下综合管廊工程空间狭小、管线排布密集，对设计、施工质量和运营管理均提出了较高要求，传统的二维设计图纸对复杂节点的表达不够直观，可能存在管线碰撞、高程冲突、协同效率低下等问题。BIM技术是将工程中从设计阶段、施工阶段到运营阶段的信息集成到3D建筑模型中，通过3D可视化建模技术协调各方工作，提升工作效率。在城市地下综合管廊工程中引入BIM技术，可以有效保证综合管廊工程质量，减少返工，节约成本。

部分学者对BIM技术在地下综合管廊工程中的应用展开了相关研究，白庶等[1]指出了目前城市地下综合管廊建设施工中存在的问题，并着重研究了BIM技术在设计阶段、施工阶段以及维护阶段的应用价值。王思琦等[2]通过Unity3d软件进行了二次开发，建立了管廊工程协同管理平台，一定程度上优化了管廊工程的协同管理模式。刘彬等[3]通过具体的工程实例分析了BIM技术在地下综合管廊中的应用效果。张东杰[4]对基于GIS+BIM的管理平台方案进行了研究，通过分析GIS技术与BIM技术的融合应用，实现了管廊工程设计的优化。邹前等[5]基于具体的工程实例，探讨了BIM技术在施工图深化设计、施工准备和施工实施等三个阶段的应用效果，并对现有针对管廊BIM技术的不足提出改进建议。戚欣[6]等重点研究了BIM技术在地下综合管廊中施工阶段的应用，从进度控制、成本管理和质量安全管理等方面研究了BIM技术的实际价值。陈秋爽等[7]以雄安新区容东综合管廊项目为例，遵循雄安新区建设标准，按照管廊特有分解体系，从项目前期制定BIM的实施标准与有针对性的解决方案到BIM在施工现场的具体应用，系统分析BIM技术在该项目实践中的工作流程，分析项目各阶段应用BIM技术解决的项目重难点及创新应用点。张晓斌[8]通过结合市政工程施工特点，论述了BIM技术的应用优势以及BIM技术在市政工程中的综合应用现状。朱伟华等[9]通过文献综述和总结的方法，分析了BIM的意义、研究现状和应用，分析了BIM技术在超大跨钢结构施工项目管理中的重要作用：BIM技术可以改善超大跨度钢材，建筑管廊工程构件生产进入产业化阶段，使项目管理更加高效。崔平等[10]简要分析了BIM在城市综合管廊PPP项目管理中的应用内容，结合城市综合管廊项目管理问题，经由构建信息化智慧管理平台、设置独立的项目管理机构、建立政府补贴测算收费模型、编制细化地下空间管理方案，促进PPP项目的优质建设。

该文依托贵港市城市地下综合管廊项目，利用BIM技术对建设条件最复杂的郁林路综合管廊进行应用研究。重点对管廊吊装口、通风口、出线井和四通井等非标段节点进行方案优化设计，利用BIM动态模型进行技术交底、提示施工过程中的潜在风险，提升工程安全性，减少返工，节约成本，取得了较好的工程效果。

1 工程概况

1.1 工程背景

该项目为贵港市城市地下综合管廊项目，包括三条管廊总长约10 km，均为两仓矩形断面（其中综合仓净宽3.3 m、高压电力仓净宽1.9 m，净高1.9 m），入廊管线包括给水、电力通信管线，雨水、污水和燃气管线不入廊。管廊标准横断面如图1所示。管廊布置在道路北侧侧分带下面，管廊主体采用明挖现浇工艺进行施工。项目竣工投入运营后可实现将原本分散布置的电力、通信和给水管道等统一迁入地下综合管廊。

1.2 工程面临重点难点分析

（1）管廊基坑离北侧建筑物较多，对基坑支护有较高的要求，需针对性设计。

（2）既有现状道路及管线对管廊总体方案影响较大。

（3）管廊的倒虹段、通风口、吊装口、逃生口、出线井和四通交叉井等非标节点较多，并且很多节点为组合节点，节点处理较为复杂。

（4）工程规模较大、施工标段多、施工交叉界面较多。

（5）施工涵盖多专业交叉，各专业的协调工作量大。

（6）项目工期要求严格，对各要素协调要求高。

（7）深基坑、高大模板等危大工程较多，施工安全管控难度大。

（8）该项目为PPP项目，总投资已确定。由于项目可行性研究报告批复的投资估算存在部分漏项，对造价控制提出了较高的要求，需限额设计。

2 BIM技术应用

该文针对管廊设计和施工中难度较大的通风口、吊装口、出线井和四通交叉井等节点的BIM技术应用进行介绍。

2.1 BIM模型的建立

项目选用Autodesk Revit软件进行三维建模，建模过程中需协调各相关专业建立专业模型，在此基础上，进一步深化模型。模型初步完成后对其进行冲突检测，根据冲突检测报告对模型进行反复修正。当冲突检测通过后，优化施工图和生成施工作业模型，并指导现场施工。主要节点BIM模型如图2、图3和图4。

2.2 BIM技术校对设计图纸

基于BIM技术生成的3D实体信息模型可以对二维施工图纸进行校对，确保施工之前解决管廊图纸设计中存在的问题。在该项目中通过BIM模型校对，发现了施工图设计中存在的如下问题，并进行了优化：

（1）K3+065处出线井与管廊外雨水支管冲突。将出线井调整至K3+050解决了上述冲突。

（2）K0+320处吊装口与通风口合建，通风口兼做吊装口，吊装模拟时发现通风口尺寸偏小，将原设计通风井长度由7.1 m调整为7.5 m解决了上述问题。

（3）郁林路与迎宾大道管廊交叉四通井施工图设计时，由于四通井处是非标异型段土石方工程量计算与实际差别较大，通过BIM模型修正了工程量，为造价控制提供了有力支撑。

（4）通过BIM模拟校对，郁林路与迎宾大道管廊交叉四通井二维设计时，下层迎宾大道管廊与上层郁林路管廊管线开口不满足给水管线和110 kV电力管线布置要求。通过调整上下层管廊联系的开口位置及尺寸解决了上述问题。

2.3 三维动态可视化交底

精心设计是保证管廊使用功能的前提，而施工则是实现设计功能的必经阶段，同时也是工程质量控制的核心阶段。让施工单位参建人员准确理解设计意图是确保实现设计功能和高质量建设的重要保障。作为贵港市第一条城市综合管廊，很多参建人员是第一次接触管廊，对非标段节点进行三维动态可视化交底有助于施工技术人员比较直观地掌握设计意图。

基于BIM技术建立的三维模型可以实时从各个角度对地下管廊进行分析观察，可以通过BIM模型进行放大观察，可清晰了解各构造物之间的平面及竖向关系、管线与管线之间的排布位置、管廊与外部管线的空间关系，可以深入了解各节点的作用，运营要求。便于更合理地做好施工组织。

2.4 碰撞研究

碰撞研究是BIM技术应用的重要方向，同时也是BIM技术应用初期最易实现、最直观、最易产生价值的功能之一。碰撞检测在地下管廊工程中主要用于检测各专业管线之间的碰撞、主体与其他地下结构的碰撞、主体与管廊外管线的碰撞以及主体与廊内管线之间的碰撞。

在该项目中对建立的管廊BIM模型进行碰撞检测，专业之间的冲突、高度方向上的碰撞是考察的重点，根据BIM模型提供的碰撞检测报告，及时对图纸和模型进行修正，可以有效避免施工过程中的返工、停止施工等情况发生，很大程度上降低了设计变更，保障了工程进度。

2.5 BIM技术对成本管理的应用

利用BIM技术实现地下综合管廊施工过程的成本管理，主要体现在项目施工前和项目施工过程中。

（1）在项目施工之前，利用BIM技术对工程量进行复核以掌握更精细的工程量为成本控制提供良好的基础。

（2）施工过程中，利用BIM技术能有效达成施工人员、施工材料、施工机械之间的高效配合，从而达到控制工程造价的目的。

（3）在实际施工过程中，利用BIM技术可以将由于设计变更导致的工程量和造价变更实时体现出来，有利于业主方掌握设计变更对工程造价的影响，以便及时调整计划。

2.6 BIM技术对施工安全管理的应用

通过可视化的BIM模型，能够更加真实有效地对一线施工人员进行安全指导。一旦现场的施工人员发生安全问题时，可以及时通过BIM平台上报安全隐患问题，由管理人员及时收集并上报安全隐患问题，并迅速做出相对应的处理，使问题得到有效解决。基于BIM模型的推演，标注出容易出现安全问题的部位，对施工人员加以警示，降低安全风险。

2.7 BIM技术对工程验收的应用

该项目还开展了BIM技术在工程验收环节的应用。在工程验收时，将地下管廊的完成情況与BIM模型进行对比，详细分析可能存在的问题。若该问题会影响工程整体安全质量，则必须马上进行相应的整改。

将BIM模型与云平台相结合，形成对应的二维码，在施工关键部位粘贴，便于验收人员在验收时了解需要重点关注的部位，对其检查，保证施工效果。

3 结束语

BIM技术在贵港市城市地下综合管廊项目得到广泛应用。利用BIM技术可以对城市地下综合管廊进行3D可视化模拟，为设计优化、可视化交底、施工成本管控、施工安全管理和竣工验收等提供了重要支撑。经过BIM技术的模拟、协调和优化之后，可以有效保证综合管廊工程质量，减少返工，节约成本。

随着数字技术的不断发展和项目全寿命周期内全过程管理理念的普及，依托BIM技术集成项目相关各要素实现无纸化建设将成一种创新的项目建设模式，将为BIM技术提供更广泛的应用场景。

参考文献

[1]白庶， 蔡梦娜， 钟雪， 等. BIM技术在城市地下综合管廊中的应用价值分析[J]. 工程管理学报， 2018（2）： 74-78.

[2]王思琦， 王亮， 易伟同. 城市地下综合管廊工程基于BIM技术的协同管理平台开发与应用[J]. 施工技术， 2019（7）： 122-126+137.

[3]刘彬， 陈小亮. 基于BIM技术的城市地下综合管廊施工仿真技术应用[J]. 四川水泥， 2019（4）： 249.

[4]张东杰. GIS+BIM技术在地下综合管廊中的应用[J]. 低温建筑术， 2019（11）： 121-123+133.

[5]邹前， 吴刚刚， 孙辉， 等. BIM技术在管廊工程施工中的应用[J]. 中外公路， 2020（4）： 332-335.

[6]戚欣， 张小龙， 王婉. BIM技术在城市地下综合管廊施工阶段的应用研究[J]. 智能建筑与智慧城市， 2019（7）： 119-120+123.

[7]陈秋爽， 李超， 敖杰， 等. BIM技术在雄安新区容东综合管廊项目中的应用[J]. 施工技术（中英文）， 2022（7）： 74-79+84.

[8]张晓斌， 霍晋波， 雷伟， 等. BIM技术在市政工程中的综合应用研究[J]. 市政技术， 2022（2）： 201-204.

[9]朱伟华， 武学维， 张含. BIM技术在超大跨钢结构管廊工程中的应用研究[J]. 建筑， 2022（2）： 67-68.

[10]崔平， 王继帅， 魏京民， 等. BIM在城市综合管廊PPP项目管理中的应用[J]. 工程建设与设计， 2022（1）： 201-203+207.