基于BIM技术的综合管廊设计施工一体化研究

陈明建

（厦门市政管廊投资管理有限公司，福建厦门361000）

0 引言

综合管廊设计对于我国的城市建设来说是一个新的发展路径。对之前的城市发展来说，只是基于方便快捷的城市建设做出设计，但是随着城市化的日益发展，为了提高城市科学化和美观，综合管廊设计逐渐成为城市施工建设的重要发展模式，它对于改善城市环境建设发展有着重要的意义。同时，传统的建筑方式已经满足不了城市建设的需求，综合管廊设计的方法被众多城市建设者提及，城市地下综合管廊得到了深入的发展。但是对于传统的管廊设计来说，还是存在许多不足，因此设计者逐渐把目光转向BIM 技术在管廊设计中的应用，并形成BIM 技术集合城市地下综合管廊设计的一体化发展，进一步提高设计施工的协同性。

1 综合管廊设计施工一体化协同性问题研究

1.1 综合管廊设计各专业协同问题分析

简单来说，综合管廊主要是针对城市的电力、供水、通信、燃气、热力等多方面的市政通道，都是建设在地下空间里面，形成科学的、系统的城市化地下基础设施。但是，因为综合管廊设计所覆盖的模块比较复杂，为了各方面都能达成标准建设，需要建设者一开始就能预测建设过程中可能出现的问题。在传统的管廊设计的过程中，因为涉及的专业较多，建筑施工的周期比较长，技术的难度大，就会导致在施工的过程中暴露出一些问题。所以，为了避免出现同样的失误，在管廊建设的第一步，也就是设计过程中，需要着重分析综合管廊各方面关系因素，比如专业的协同，信息的流通等问题[1]。

综合管廊设计主要包含两个方面：第一，综合管廊廊体设计；第二，管线入廊设计。在传统的建筑模式中，这两方面的结构和设计过程中，很容易发生分裂的现象，在传递信息的过程中很难形成综合的信息模块，就没有办法保证各专业的协同性。所以，在管廊设计的第一步，就要保证所有专业的设计不能出现冲突，建筑设计和机电设备（MEP）设计都要进行全方位的协调。所以，在这个过程中，为了保证设计和施工过程中的全面进行，能够顺利开展下一步的工作，就需要设计部门对管廊进行全方位的勘察和检测，才能够保证最后设计方案的效果[2]。

传统的综合管廊设计主要分为三个专业方向，包括建筑专业、结构专业和机电设备（MEP）专业。首先通过对管廊设计方案进行选取，方案主要包括管廊建筑专业、管廊结构专业以及管廊机电设备专业三个方面的数据。如果在方案设计这一步能够达到设计的标准，那么接着就要对管廊的平、立、剖面设计；结构设计以及电力、通信、排暖三方面进行专业上的整合。对于这三个专业上的整合是对于整个管廊设计的综合数据汇总，如果能够满足设计的需求，实现各专业的协调，那么就需要设计出管廊的建筑施工图、结构施工图和机电设备（MEP）施工图，最后，进行最终的施工图审核，审核通过后才能够出图存档。整个流程分为三步审核，从初步审核到最终审核都需要对各方面进行协调打磨。

传统管廊设计模式下，建筑专业、结构专业和机电设备（MEP）专业三方面的设计都很分离，流程比较简单，但是问题就在于每一条数据的流通都是单一的纵向流通。各专业之间的设计和数据是没有交流的，只有在最终的施工审核环节才会进行汇总。

但是根据施工过程中的实际操作，管廊的设计需要机电设备提供入廊管线的信息数据，才能对标准的断面尺寸和分舱方式进行调整，同时还需要各个节点建立在标准段设计的基础之上，这就需要入廊管线的数据参与。如果这一流程当中出现了设计冲突，那么另外两个方面的设计都需要进行修改[3]。

1.2 综合管廊设计单位与施工单位衔接问题

综合管廊设计施工主要是将设计的理念转变为建筑实体的一个过程。但是按照传统的管廊设计方式流程来说，施工阶段和设计阶段两者唯一衔接的通道是在设计交付的时候，并且这个信息交付的过程是通过二维平面CAD 图纸作为媒介传递，设计信息到设计成果只是单方面的流通[3]。这种设计的流程就会影响在设计阶段出现的设计问题在初步审核的过程中不能及时的改正，进一步影响建设施工的进程，增加管廊工程的建设成本[4]。

第一，在管廊设计的初期，设计人员缺乏足够的施工经验，这就造成设计出来的方案中所包含的信息只是单方面的传输，使得设计可施工性降低。并且这些问题在设计初期是不会暴露出来的，只有在施工单位进行施工实际操作的时候才能够被发现，这就会耗费大量的人力物力和财力。

第二，设计和施工两个单位是分离状态。两个单位之间的信息传递主要是通过平面的二维施工图纸进行信息传递，这就导致施工的过程中，不能够为施工人员展示出立体全面的效果，导致信息传输存在割裂。

第三，施工操作具有滞后性。因为施工的开展需要依靠图纸，但是只有在图纸设计完成后才能够交给施工的单位，在这个过程中，很大的程度就会出现施工方需要耗费大量的时间理解设计图纸，并且还会存在信息传递错误的问题。

2 基于BIM 技术的管廊设计施工一体化优化模式研究

2.1 基于BIM 技术的设计协同性优化模式

建筑设计的协同性优化主要是针对设计单位内部的各个设计专业和相关设计人员之间的设计链接，要建立实时共享的信息数据交流、多专业共同写作的工作平台。这能够解决在设计环节各个专业关联性不足的问题。通过对综合管廊BIM 设计的进度，各个专业之间可用调取中心数据文件的方式找到自己所需要的信息数据，这样就能够解决各个专业信息汇总僵化、单方面的问题。

基于BIM 技术的综合管廊设计模式中，管廊设计所涉及的三个专业，建筑专业、结构专业以及机电设备（MEP）专业之间的联系会更加紧密，三者之间的信息采取同步共享的方式，与综合管廊中心文件中的数据形成双向的流通，专业之间形成了相互协调的数据传递通道和系统机制，这样设计部门在管理设计的成果的时候，BIM 技术下的管廊设计模型也会随之建立，一旦审核通过，就会审验出图，这个流程就是典型的基于BIM 技术下的综合管廊设计的流程，能够帮助解决施工—设计过程中信息单方面传输的问题。

2.2 基于BIM 技术的管廊设计施工协同性优化模式

施工协同性是指在项目设计初期一直到项目建设施工的整个过程中，施工管理部门人员对整个过程中的数据进行处理，并且建立起各单位之间的信息互通，实现施工管理的协同效率的提升。不管是哪一种施工项目，综合管廊工程的施工流程是建设项目中周期持续最长、设计专业单位最多、参与人员最广的施工项目，也就是说，施工过程中的问题直接关系到管廊工程建设的效率、进度以及成本质量的问题。

基于涉及单位复杂的因素，在综合管廊设计的过程中，需要从设计初期建立BIM 综合管廊模型，把这个模型交给施工单位，并且整个模型的设计过程中的设计信息进行交底，如果设计在施工的过程中产生了问题，也需要把问题反馈到BIM 综合管廊的模型中。在设计单位进行修改完善之后，施工单位要建立起BIM综合管廊的施工跟踪模型，用来实现各单位对于管廊施工建设的监管，实现实时跟踪施工情况。

基于这一流程，BIM 技术在综合管廊建设上的应用，改变传统施工模式信息流通不畅的问题，并且整个参与建设的单位都可以通过BIM 信息模型进行信息交流和协同工作，实现了设计、施工、竣工验收三部分的有机结合。对于施工过程中出现的问题也能够进行实时性的沟通和预测，将综合管廊涉及的各单位有效联系起来，达到信息共享，有效工作的目的。

2.3 BIM 技术深化设计施工一体化优化模式

传统的管廊设计会导致施工和设计两部分分离的情况，利用BIM 设计创建出来的综合管廊的信息模型能够为设计到施工这个流程提供信息交流的通道。传统的模型中，设计到施工是单方面的流通，但是BIM 技术下建立起来的管廊信息模型形成了设计和施工的信息双向传递。借助BIM 技术形成的三维立体模型，施工单位能够更加清楚认识到设计单位的设计理念，实现沟通顺畅。

基于BIM 技术的管廊设计—施工衔接的模式，是利用设计单位的综合管廊BIM 文件作为沟通的中心媒介传递的，这样就能够实现“设计—施工”信息的无缝连接[4]。每个单位的每个环节数据都不再是单方面的传递，而是通过BIM 模型实现了设计和施工的有效协调，把设计环节到施工环节的连接变得更为紧密，不仅能够使得施工人员对设计模型理解得更加全面，也能够提高施工的效率。

3 结语

为了解决综合管廊设计过程中一直存在施工和设计两环节分离的现象，设计出了基于BIM 技术的综合管廊设计模型，这一技术的应用能够打破设计到施工之间的壁垒，实现了设计到施工之间的一体化模式。

建立起了设计协同优化模式、施工协同优化模式以及设计—施工衔接的模式。基于BIM 技术的综合管廊设计，从设计本身，施工本身以及设计—施工过程中给予更多优化，为实际施工的操作带来更加详细、可具有操作性的设计方式，对管廊设计工程具有一定的参考意义。