BIM 技术在上海临港新城北岛西路综合管廊建设管理中的应用

文｜ 上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司 杨光 陆剑骏 何冬凌

上海隧道工程股份有限公司 刘立慧

1 引言

近年来，为解决城市地下市政公用事业管线总量不足、标准不高、管理运行不完善等问题，全国各大中城市已全面启动建设地下综合管廊试点工程。为了响应国务院号召，服务上海自贸区临港新片区，合理开发利用城市地下空间资源，上海拟定在临港新城主城区试行建设综合管廊，实施范围包括北岛西路综合管廊及围绕水芸路、云鹃路形成的“双O 型”地下综合管廊。由于项目体量大、工期紧、集约化程度高，涉及业主方、设计单位、施工单位、监理单位、管线权属单位、材料供应商、运营商等众多参与方，传统的项目管理方式显然有些力不从心。为解决综合管廊建设运维过程中碰到的一系列问题，首次在项目中引入BIM 技术，建立BIM 模型，通过信息化的方式提高建设效率，降低沟通成本，辅助工程平稳推进，并为后期运维养护提供详实的信息，提升工程建设管理水平。本文以北岛西路综合管廊工程为背景，探索BIM 技术在项目建设及运维全寿命期的应用，为今后诸多类似工程提供参考。

图1 项目概况

2 工程概况

北岛西路综合管廊位于上海临港新城滴水湖区域内，全长951m，总投资约1.2 亿元。管廊平均断面尺寸为B×H=5m×4.2m，采用综合舱+燃气舱双舱布置。入廊管线涵盖给水、中水、污水、生活垃圾、电力、通信、燃气等所有市政管线。北岛西路综合管廊创下上海市多个“首次”，即首次在平原地区将重力流污水管纳入综合管廊、首次采用无人巡检技术、首次在综合管廊中纳入燃气管道、首次利用BIM 技术进行管廊全寿命周期的应用、首次采用综合管理决策平台、首次采用预埋式成品支桥架系统，可以说是上海市第一条“现代化”综合管廊。

具体目标：（1）无人机结合GIS，方案更细致全面，提升决策水平；（2）BIM结合管理平台，实现信息化管理，提升管理水平；（3）将过程数据与模型结合，对接运维，提升运维水平；（4）编制综合管廊BIM 标准，示范应用，形成地方标准。

应用特色：本项目采用EPC 管理模式，BIM 应用贯穿设计、施工、采购、现场管理等环节。在项目实施的过程中，专门设立管廊BIM 联合小组，BIM 设计小组与BIM 施工小组通过数据平台协同工作。结合项目特点，本项目引入了无人机倾斜摄影、虚拟现实、云服务、物联网等先进技术，围绕BIM 模型开展设计优化、虚拟漫游、三维打印、工程量统计、施工模拟等应用，使设计效率与精细化程度得到了提高。打通三维打印、虚拟现实VR 等应用与BIM 的数据接口，直观反映设计意图并辅助决策。研究与应用过程中积累了大量设施、设备构件族，并与设备供应商合作，完善了构建库建设，可以更好地服务后续工程。通过BIM 模型统计工程量，辅助精细化加工生产，节省项目成本。在施工过程中持续跟踪，将BIM 技术与施工管理相结合，从进度、质量、成本以及沟通协调等方面，提升施工管理成效。探索运维管理研究，对运维系统开展研究与顶层设计，将不同的子系统，业务模块进行集成，初步形成适合综合管廊日常运维管理的系统平台，便于统一高效的管理和数据调用与汇总。

3 BIM 应用目标及特色

总体目标：立足于国内BIM 应用现状，围绕北岛西路综合管廊示范工程的建设，探索适合一般综合管廊项目建设的BIM 关键技术，实现精细化的管理，为类似综合管廊工程的BIM 应用积累经验。

4 BIM 主要应用点

4.1 设计阶段应用

4.1.1 场地现状仿真

图2 场地模型创建

周边环境模型的建立方式可以有多种技术手段，例如无人机倾斜摄影建模、现场激光扫描建模、购买三维测绘数据，根据测绘结果手工建模等等方法。考虑到北岛西路区域生态原始，场地植被较多，现状地形数据不够详实，数据测量工作量大，通过三维激光扫描与无人机倾斜摄影技术结合，快速建立较为精确的大范围场地模型，真实还原北岛原始地貌。

4.1.2 三维协同设计

通过三维协同设计平台，采用“由整体到局部”的定位方法与“由零件到构件”的组装方法，设计工作可以分解为标准段与各类节点，将标准与参数化族块集成于模型中，各类构件相互组合与关联，通过参数的调用，实现了设计模型的灵活修改、组合。

在项目设计过程中，各专业设计师基于同一模型进行协同设计，能有效地提高不同专业间信息的传递效率和质量；同时，不同工作地点、不同专业的设计人员利用基于广域网的协同设计云平台可有效降低传统设计沟通成本，实现实时提资。

4.1.3 虚拟漫游

图3 综合管廊BIM 模型

在施工前，组合设计模型以及设备供应商模型，对内部设施进行漫游，通过漫游更好地表达设计方案，通过可视化表现，使设计意图传达更清晰，提高了项目组成员之间的沟通效率。采用虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术，在设计中、施工前对管廊内部结构及细部构造布局做沉浸式检查，大大减少了设计中存在的差错，进一步提升管线排布的合理性，显著提升工程质量，有利于实现管廊工程百年大计的目标。

4.1.4 三维打印

通过采集海量的工程数据，将复杂节点设计模型通过3D 激光打印的方式以实物的形式展现在人们的眼前，形成工程缩影，让项目决策者、建造施工者等有一个直观清晰的认识（如图4）。

4.1.5 工程量复核

根据投资监理招标开项表，分节段统计满足招标要求的土建、机电、管线工程量，包括标准构件、预埋件、支吊架及典型结构的钢筋用量，将造价人员手工算量结果与BIM 模型统计数据作对比，辅助核对采购清单，提高预算的准确度，预防工程浪费。

4.1.6 综合支吊架优化

通过BIM 技术融合给排水、电气等多专业技术要求，实现了机电各专业支吊架设计与校核可视化。通过数字化设计，使设计施工技术人员能够简便快键、准确地完成复杂的支吊架设计（如图5）。

4.2 施工阶段应用

4.2.1 数字化交底

选择标准段进行模型深化，作为样板段指导其余部分的深化。在标准段中协调解决冲突，辅助业主或施工单位对施工图纸与施工方案进行分析审核，充分发挥出BIM 技术的价值，提升施工人员对设计意图理解的准确性，有效减少返工。

4.2.2 进度模拟

图4 复杂节点三维打印模型

图5 综合支吊架优化设计

图6 辅助施工沟通交底

图7 施工进度漫游展示

在施工准备阶段，基于设计阶段数据模型的延用，编制合理的进度控制表，利用BIM 做到事先控制，将进度计划与模型中的组件关联，可以让模型随着时间的推移而展示出逐步建造的过程，提前计划工程整体进展。施工时定期更新实际进度，虚实对比，通过计划进度与实际进度对比和事中调控，及时把控工程进展情况，科学有效进行施工组织（如图7）。

4.2.3 复杂节点精细化模拟

在施工阶段，根据制定的复杂节点专项方案清单，在相应节点施工前开展专项方案的精细化模拟、优化和技术交底工作。在项目例会、专题会、汇报会、评审会等场合基于BIM 模型开展沟通、协调和汇报工作（如图8）。

4.2.4 竣工模型

完成土建施工及机电安装后，在竣工阶段，BIM 工作人员开展与现场的核对工作，查漏补缺，形成最终竣工模型，作为综合管廊运维阶段的数据基础移交给运营单位。

4.3 运维阶段应用

为克服目前管廊运维中涉及单位杂、专业多的困难，实现多单位多专业的可视化协同管理。本项目首次从全生命周期的视角进行管廊设施设备运维管理，为管廊隐患诊断和处理奠定基础。

4.3.1 管廊状态综合监测

图8 复杂节点精细化模拟

将管廊传感器数据结合BIM 模型展示，各传感器在管廊的位置按实际反映在管廊模型上。当探测到某个传感器温度异常时，能够通过在模型上点击，及时调出附近摄像头数据，同时也可以点击异常的设备，读取设备功能、维保等信息，便于第一时间做出判断。

4.3.2 入廊设施管理

根据设计管线排布方案建立管线排布模型，对入廊管线进行过碰撞检测，并能直观显示。根据模型对管线入廊施工指导和验收，避免先进廊管线随意施工，导致后进管线无法操作的问题（如图11）。

4.3.3 应急预案模拟

将文字版应急预案通过模型和动画进行展示，直观显示抢修路线、工作流程等信息（如图12）。

4.3.4 资料电子归档

所有管廊相关的图纸、模型均在平台上电子化保存，方便随时调取资料。在后期周边开发时，可以提供精确的三维模型给相关开发单位，方便周边开发施工过程中避开管廊。

4.3.5 日程养护管理

用可视化的手段，对日程养护过程进行跟踪和管理，并对养护过程和结果进行记录和归档。

5 总结

本项目作为上海市第一条在建的现代化综合管廊项目，借力BIM 技术，将BIM融入日常工作中，结合技术创新，提升项目整体水准，实现了BIM 浏览直观形象，施工模拟清晰可靠，进度跟踪持续及时，航拍采集快速全面。BIM 模型精细准确的骄人成果在综合管廊工程建设中起到了示范作用，项目取得的成效如下：

（1）采用BIM 技术在项目前期场地分析中节省测量时间约3 周；

（2）设计过程中借助BIM 碰撞检查功能，提前解决冲突40 余处，节省变更约20万元；

（3）采用BIM 用于道路翻交方案汇报，交通组织方案一次通过评审；

图9 竣工模型与现场对比

图10 管廊状态检测

图11 管廊状态检测

图12 应急预案管理