地下综合管廊BIM技术应用标准研究

刘 芳 周素文

吉林建筑大学结构工程（130000）

对于地下各种错综复杂的管线，地下综合管廊在一定程度上能对出现的问题起到改善作用。地下综合管廊的建设比传统直埋敷设方式前期的投资大，使用年限长久，施工工艺极其复杂。

1 研究背景

地下综合管廊是将通信、电力、热力、燃气、给水、排水等两种以上的市政管线集中敷设在相应的隧道内，实施统一规划、设计、施工和维护[1-2]。地下综合管廊为居民的出行和交通提供了便利，避免了施工管线来回维修和敷设的困扰，更有效地避免了“马路拉链”和“蜘蛛网”等相关问题。地下综合管廊属于城市新型的基础设施，由于与BIM技术的相互配合，BIM技术在地下综合管廊的建设和管理中提供了技术支撑，为城市地下管廊的施工带来了很多便利。国内外研究人员主要是从设计、施工和运维三个方面，对BIM在地下综合管廊中的应用进行一步步的深入研究分析[3]。国外对于BIM技术在管廊工程中的研究和应用起步较早，管廊建造的各个阶段均有涉及，也会延伸到更深的领域；国内管廊的BIM技术处于推广阶段，相关的BIM技术的应用标准处于研究阶段。

2 BIM技术概述

建立以BIM应用为载体的项目管理信息化，是建筑领域的一次革命。BIM是一种建筑信息模型(BuildingInformationModeling)，是建筑学、工程学及土木工程的新工具。BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，提供一个更具体的建筑工程信息库[4]。BIM技术具备可视化、可协调性、可优化性三个特征。BIM技术为了建立一个完整的可视化模型，利用了现代化的科学技术，与之对应集合数值，将建筑结构的设计形式具体化地展现出来，不但提升项目生产效率，而且帮助工作人员更充分地整合了管廊的信息，提高质量，降低建造成本，缩短工期。BIM建筑信息型适用于项目建设的各阶段，其可应用于项目全寿命周期的不同领域。应用BIM技术的标准能更好地研究项目建设的各个阶段。

3 BIM技术在管廊建设中的应用

通过BIM建立的模型，人们可以一目了然。BIM技术可以对项目进行碰撞检查和空间检查，检查图纸存在的问题和专业碰撞问题等，对于经济效益来说，缩短施工工期；对于工程效益来说，可以为后续的项目提供更好的数据；对于环境效益来说，合理利用地下空间资源，节约土地资源。BIM技术的应用价值在于能够减少施工设计阶段的误差，提升施工效率，保障施工成本，地下综合管廊的工程质量得到保障[5]。当人们在建筑数据模型时，信息会被慢慢积累，伴随着规划、设计、施工、竣工、运维阶段，即建筑全生命期[6]。这些累积的信息需要被相关人员通过不同软件共享，BIM技术的相关标准需要被指定并加以应用，相关人员在应用BIM技术时遵循这些标准，可以更高效地实现信息共享与管理。因此，对相应BIM技术的应用标准的研究就显得尤为重要，同时为更好地推广BIM技术奠定了基础。

3.1 规划阶段

BIM技术的应用标准在规划阶段应侧重于BIM+GIS在管廊建设中的应用，建立集成管理信息系统。BIM是把项目内部的微观世界进行创建与落实，围绕单一精细模型。GIS则是宏观世界的研究，具有在地理环境中对地理数据进行处理和分析的能力。GIS技术作为一种有效的存储和地下综合管廊规划管理工具在规划阶段正被广泛采用[7]。BIM与GIS技术的结合，可以更好地服务于地下综合管廊的建设，BIM技术负责收集整理信息，GIS负责分析、管理，将现状的空间位置与属性对应起来，可视化表达，实现信息的快速查询与分析，使地下综合管廊规划更具有科学性。

3.2 设计阶段

BIM技术的应用标准在设计阶段应侧重于设计、分析与优化，三维建模是BIM技术与地下综合管廊有效结合的前提。基于BIM技术构建地下综合管廊模型，选择三维建模软件作为主要的建模工具。构建全生命周期的BIM设计平台，在BIM三维环境中进行设计、分析与优化。从传统的内涵差异来看，其是从三维出发；对于设计平台来说，在同一个平台从平、立、剖及三维视图进行设计，多重尺寸可同时准确定位；其由多个属性参数控制，能够自由进行模型的外观、材质、样式、大小的变化；使用丰富的族样板和方便的三维创建功能，快速方便地进行设备的制作；各视图关联，修改平、立、剖及三维其中一个视图，其他视图联动修改；以视图的形式生成，方便，灵活，可以根据要求进行隐藏或显示构件及添加材质；通过链接功能链接各专业模型，生成局部三维视图，方便地进行定位和管理，同时可以导入到其他平台进行碰撞分析检测。利用建模软件建立的模型具有三维显示功能，构件具有参数化、关联性的特点，能够准确快速的表达建模和出图。BIM技术中的碰撞冲突检测功能在设计阶段是应用最广泛的最有效的功能。多专业由于管廊空间有限，管线布置形式多样，传统施工中无法完全避免走廊内的管道碰撞。人们就更应该研究开发相关虚拟现实技术，构建沉浸式虚拟仿真平台。以实际项目为背景，将BIM3D模型集成到虚拟现实技术中实现场景再现，重点建立有效稳定的各程序界面，开发适应性强的插件，通过与已建建筑信息模型的连接，测试VR技术的可视化性能，充分探索其价值[8]。

3.3 施工阶段

BIM技术的应用标准在施工阶段应侧重于施工模拟、施工质量控制、造价管理、进度管理、安全管理和材料管理等方面。质量控制的基本要求是符合质量标准，施工阶段的质量控制的好坏决定着工程产品的质量[9]。施工方案的模拟离不开BIM技术，人们应当在施工过程中及时的发现问题，充分考虑各种影响因素并加以完善，合理利用时间，把控时间进度，优化资源配置，施工方案的可行性与科学性就可以确保，地下综合管廊的整体效率就会大幅提升。对BIM项目的质量、进度、成本进行精细化管理，可以很好地控制项目，达到精细化管理的目的，使数据配置更加合理，部门与部门之间的合作更加紧密。

3.4 竣工阶段

BIM技术的应用标准在竣工阶段应侧重于技术交底，传统意义上的技术交底不能准确分析其复杂的搭界关系，会引起交底人与交底意见不统一。通过BIM技术交底，解决技术方案不能精细化、公开不明确或整体不够直观的问题。从层面问题来讲，二维跨越到三维，施工人员对施工技术的理解更深入，理清每个施工环节，将工程中的所有关键和难点问题均进行可视化管理，实现精细化管理。在施工期间的BIM模型与各个专业的施工深化图、施工过程数据、其他施工阶段信息等具体资料进行挂接,最终成为BIM数据模型，然后进行运维方面的技术应用,为地下综合管廊应用提供数据支持。

3.5 运维阶段

BIM技术的应用标准在运维阶段应侧重于实现可视化管理，对于项目的全寿命周期来说，运维部分是重中之重，持续时间长，占项目周期的一半。通过BIM技术的软件建立一个设备运行维护管理模型，实现可视化管理。BIM的优势在于解决问题，对于出现问题的构建，能直接同步到模型中，提供了有效数据，为维修处理做好了铺垫，保证了后期运营的顺利进行。目前，数据交互的方式有两种，其一，将所建立好的模型导出到另一软件；其二，直接读取模型和信息。当然，也存在一些不足，长时间的运营维护，耗费人力物力，建造和规划设计费将大大提高，可能提高至几倍的价格。运维阶段也缺乏相应的匹配型人才，需要相应的规范性指导，权责分配受影响，市场运营机制也相应受到影响。在运行维护阶段若能善加管理，建立良好的建筑物维护管理系统，则会达到事半功倍的效果。

4 结语

地下综合管廊引领着城市建设和城市发展的潮流，BIM技术有效应用在设计、施工中，解决了地下综合管廊各种类型的管线分属分工明确问题，这对地下综合管廊的设计和规划起着重要作用，同时BIM技术的应用标准需要进一步明确[10]。目前我国BIM标准体系还不够完善，但凭借各行各业的努力，标准作为引导性的工作正逐步展开。BIM与地下综合管廊的结合，就其综合效益来说，不管是环境、社会效益，都是有益的,社会在发展，时代在进步，也越来越受到政府管理部门决策层和城市管线部门的认同和接受。