基于BIM技术的城市地下综合管廊设计及应用研究

宋薇

近年来，城市化进程不断加快，城市发展过程中的问题也日益呈现出来，城市建筑面积不断扩大，地下管线排布方式也越来越复杂。如按照传统的布局模式，线路交叉严重，而且也给后期管理带来很大难题。此外，信息技术的发展促进了城市化的进程，同时也给城市地下综合管廊设计带来了极大的便利。基于BIM技术的城市地下综合管廊设计具有可视化特征，能够帮助设计人员检查管线排布中的问题。本文就基于BIM技术的城市地下综合管廊设计及应用展开论述，分析现阶段城市地下综合管廊布置中存在的问题，优化设计方案。

BIM技术是一种新型的建筑技术，该技术具有可视化特征，通过输入相应的参数就能形成三维的建筑模型，能够给建筑单位展示具体的设计成果，提高施工质量。近年来，城市人口剧增，城市的建设面积也逐渐扩大，高层楼房数量增多，地下管廊布置也越来越复杂。如布置不合理会影响人们的正常生活，而且也增加了城市的建设成本。早在2015年，我国就将城市地下管廊综合排布列为城市建设的一部分，并制定了相关的文件。在2016年，相关部门明确提出要加强BIM技术在城市地下综合管廊设计中的应用，实现可视化设计。

一、现阶段城市地下综合管廊布置中存在的问题

城市地下管廊综合布置是城市建设的一个重要内容，该项工作对人们的正常生活影响显著，提高地下管廊综合设计质量，能够极大程度上改善人们的生活质量。现阶段城市地下管廊主要是指人们生产或者生活中的管线和管道，一般为地下管道，能够节约空间，但是要注重这些管道的排布顺序，要均匀排布，井然有序。现阶段随着城市化进程的加快，城市建筑规模不断扩大，地下管廊布置也越来越复杂，如何优化管廊设计成为城市发展中主要考虑的问题。现阶段城市地下综合管廊设计中主要存在以下四个问题。

1.各个专业管道排布不协调

目前来看，城市地下综合管廊布置中存在的主要问题为各个专业管道排布不协调，专业不同，生产性质不同，对管道的使用要求也不同，这就对城市地下综合管廊设计提出了更高的要求，要协调各个专业特征，避免管道检查对专业发展的影响。但是在实际设计过程中，设计人员没有结合专业特征设计排布管线，导致专业之间管线检查现象严重，一旦某个管道出现问题，不同专业的生产均会受到影响，牵一发而动全身。此外，部分管线布置还涉及铁路与铁道施工，进一步增大了管线排布的设计难度。

2.综合管廊布置未体现区域特征

现阶段城市地下管廊设计的范围比较广，且难度也比较大。实际管廊设计中，要考虑管廊的位置，有的要穿过桥梁、铁路等，还有的在建筑物下方，不同区域的管廊布置应根据实际要求设计。但在实际设计过程中，部分设计人员没有考察城市的地质特征，导致不同地区的管廊布置模式相同。

3.综合管廊布置施工工期紧张

目前来看，城市地下综合管廊布置还存在工期紧张的问题，由于管廊布置的作业面比较大，设计要求也比较大，额外增加了设计时间，而且设计前期还要勘察城市各个地区的地形特征以及建筑分布格局，需要耗费大量的时间，这就使综合管廊布置施工工期更加紧张，施工中遇到的问题也不能及时解决，进而增加了工程建设成本。

4.设计人员素质低

设计人员素质低也是影响城市地下管廊设计不合理的重要因素，目前来看，城市地下管廊施工的影响因素有多种，如管道材料以及地下空间特征等，在实际设计过程中，设计人员没有考虑这些问题，管道质量不合格，容易破损，而且设计人员不了解地下空间格局，设计过程中容易出现管道交叉的情况。

二、基于BIM技术的城市地下综合管廊设计方案

基于BIM技术的城市地下综合管廊设计要从施工图纸设计、施工阶段、竣工阶段设计三个方面完善，提高设计质量，加快城市化的进程。

1.施工图设计阶段

施工图纸是整个施工的参考图纸，其设计质量关系到整个施工质量。在图纸设计过程中，应用BIM技术能够实现可视化设计，在实际过程中，要重点考虑管廊廊体与入廊管线设计，进而提高总体设计质量。

（1）构建廊体模型

在BIM技术下，在相应的软件中输入参数，能够轻松构建廊体模型，同时也能构建管线模型与其他附属设置的模型。模型的构建需要按照实体建筑比例，等比例还原真实的管廊布置环境，结合实际的施工图拼装预制廊体，然后构建现浇结构模型，能够根据实际模型找到管廊布置中存在的问题，设计人员要与技术人员沟通，进一步更改设计内容。附属设施模型的构建要考虑消防、通风、排水等问题，并还原这些设施的模型，按照施工图纸中这些设施的实际位置将其与管廊模型拼接。最后为管线模型构建，要根据实际施工图纸确定管线的排布方式，根据专业特征分类构建，能够查缺补漏。

（2）检测模型稳定性

模型构建完成后，还要对模型的稳定性进行检测，通过碰撞检测判断模型的稳固情况。检测的主要对象为管廊内部及管廊和轨道交通、地下空间等，通过碰撞检测分析模型的稳定性，碰撞检测后，系统会生成相应的检测报告，设计人员通过检测报告能够分析检测中存在的问题，并及时更改设计方案。此外，管廊和轨道交通、地下空间的碰撞检测中，还要运用GPS技术对相关模型进行定位，将生成的数据导入模型中，能够帮助相关人员判断管廊位置是否与周围环境协调。

（3）进行空间优化

在设计过程中，要注重对地下空间的优化，根据施工图纸组建好各个模型，然后运用BIM软件中的漫游功能检测各个分段中的管廊布置情况，并与实际设计要求进行对比。BIM技术具有一定灵活性，在漫游过程中能够实现管线位置的动态调整，优化管道设计，提高空间利用率。

（4）实现关键节点的深化设计

BIM技术具有可视化设计功能，在实际设计过程中要实现关键节点的深化设计，保障每个节点的设计质量，能够使各个环节之间更加协调，减少后续的设计变更。要根据施工图纸完善关键节点的构建，特别是一些转角处的节点或者有大型设备的位置，要还原相关的模型，能够比较直观的看到这些节点的问题，进而进行深化设计，能够避免一些细节性失误。

（5）提取工程量

BIM技术不仅能够展示实体的建筑模型，而且也能计算实际工程量，通过相应的模型能够导出不同施工项目分项的实际工作量，以便计算工程成本。且BIM技术具有一定的灵活性，能够调整，通过调整某个参数，实现局部修改，与之相关的内容也能自动调整，不需要人员变更，灵活性更高，也能减轻设计人员的负担。通过该技术能够实现管线的分区布置。

2.施工阶段

BIM在城市地下管廊施工设计方面也有重要应用，主要应用于预制构件和管廊施工两个方面。前者应用过程中，能够根据施工图的实际设计要求形成相应的模型，并将其上传到协同管理平台中，相关人员就可以通过手机端看到实际的施工情况，以便发现施工中存在的问题，及时解决，避免后续返工增加整体成本。BIM技术在施工设计阶段的应用能够加快工程进度，增加工程建设成本。此外，将该技术与GPS技术结合技术人员能够在线检查施工人员的施工情况，并为其提供有效的指导，方便技术交底工作。在施工过程中，可根据专业特征将管道用不同的颜色表示，方便施工人员布置管线，避免出错。

3.竣工阶段

BIM技术在竣工阶段也有重要应用，通过该技术构建的模型能够有效衔接各个专业的施工图、施工照片、施工阶段信息以及施工过程数据等，提高各个部分的关联性，有利于提高验收工作质量，减轻验收人员的工作负担，从根本上加快工程进度，避免工期延误。运维单位通过分析该模型能够优化管理模式，提高管理效率，提高经济效益。

三、结语

BIM技术是一种重要的建筑技术，在城市地下管廊布置中运用该技术能够展现实体的廊体模型，实现可视化设计。通过模型碰撞实验能够检测模型的稳定性，方便后续设计变更，能够提高管道设计质量。此外，将BIM技术与GPS技术联合起来技术人员能够在线检查施工人员的施工情况，并为其提供有效的指导，减少工作失误。城市地下管廊布置过程中，要注重BIM技术的应用，全面推广该技术，提高设计质量，减少后续工程变更对整个建设成本的影响，最大程度上节约建设成本，提高建筑单位的总体经济效益，带动整个行业的发展。