BIM技术在地下综合管廊项目管理中的应用

梁江滨，张国真

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广州 510500）

0 引言

住房和城乡建设部《2016-2020 年建筑业信息化发展纲要》提出，“十三五”期间全面提升建筑业信息化水平，借助BIM、大数据、智能建造等形成一批信息技术创新水平达到国际先进水平的建筑企业，培养具有重点自主知识产权的建筑信息技术企业［1］。数字化和BIM 设计已经成为工程管理保障项目质量、提高管理效率以及保障项目如期完成的重要技术手段。

综合管廊工程是在城市道路下面建造一个市政共用通道，将电力、通信、供水、燃气等多种市政管线集中在一体，实现地下空间的综合利用和资源的共享［2］。项目建造过程管理是一项综合性工作，结合BIM 技术，建立科学合理的综合管廊施工管理协调体系，以保障项目顺利实施。运用BIM 技术的各种特性，形成具有管道安装预模拟、规划更合理、节省工期机制的综合管廊信息管理平台，实现了分包单位综合管廊的信息共享和各专业的无缝连接施工工作，促进综合管廊建设工程的顺利进行。

1 项目概况

本管廊项目包括道路改造和地下综合管廊2个部分。在已有道路的基础上拓宽道路工程，加上天桥、人行桥和地下通道等。地下综合管廊则采用常规两舱至四舱的矩形断面和圆形断面形式。后续运营为城市供水、天然气、电力、通信和污水等提供服务。

该项目存在着建设管理模式（PPP 模式）新、工期紧、任务重、地质及周边环境复杂等一系列难点和问题。采用矩形顶管法、盾构法、叠层板法和明挖现浇法施工。

2 工程特点

本项目为道路升级改造项目，在路面以下进行管廊施工，在道路经过的途中，经过了重要的交通主干道、高速公路出入口以及高密度住宅小区，为本项目的施工增加了非常大的难度，项目道路本身为本地区的重要通道，车流量很大，道路施工时的交通疏导成为了重要的衡量因素。

3 应用流程

根据项目特点设计本项目的BIM 应用流程，项目依据蓝图以及设计阶段交付的部分模型节点，进一步深化为施工模型，除此以外，项目还通过三维扫描技术完成地面BIM 模型创建工作，然后将这2 个模型整合为一体，作为道路改造与管廊建造同步的项目模型交付。具体应用如图1所示。

图1 BIM技术在市政地下综合管廊施工阶段的应用流程Fig.1 Application Flow Chart of BIM Technology in the Construction Stage of Municipal Underground Utility Tunnel

4 结合BIM技术的项目管理应用

4.1 模型创建

本项目根据不同工艺划分包含多段的不同施工方案的线性模型，有顶管段、盾构段、明挖段、叠合装配式段；根据舱数量划分有两舱、三舱、四舱段，根据截面形状划分有圆管段和有矩形管段等。水平方向的角度变化多样，有小角度平缓转弯、有近似圆弧转弯、还有近90°转弯；垂直方向坡度变化也多样，有小角度平缓的、近似圆弧的以及近80°转弯的。除此以外，还有附属构筑物50多种，连接井20多种，在前期建模创建方案中测试了多种方案，最终根据实际挑选了最优的参数化建模方案，并总结出本项目的建模标准以及构件库，如图2所示，能快速应用在类似项目中。

4.2 深化设计

本项目采用BIM 技术辅助深化设计，在BIM 应用过程中发现图纸的尺寸、位置、详图标签等图纸问题汇总成核查报告，及时反馈设计方审核［3］。根据设计院最新修改成果对模型及时更新调整，相比传统的方式大大提升了图纸会审的准确性。保障了图纸的准确性。在深化设计过程中，采用参数化模型进行协同管理，预留了重要的管线孔洞，优化了部分方案，解决了管道集成问题；如图3、图4 所示，对管廊的位置、宽度和高度、各支管的接口设计、各种辅助安装开口、通风口、监控中心结构设计、人防闭门、通风设备等进行了建模和仿真分析，运用参数化技术对项目模型即时渲染，对设计效果进行模拟分析，优化该设计方案。在完成碰撞检测的基础上，利用BIM 技术的虚拟施工功能，对部分机电管线和施工工艺进行优化，从而改善管线布局，合理安排施工工艺及管线排布，为项目的运营提供良好的空间基础［4］。

图3 项目洞口预留样板Fig.3 Sample of Project Opening Reservation

图4 项目BIM碰撞报告样板Fig.4 Project BIM Collision Report Template

4.3 施工工艺模拟

在施工模型的基础上，增加施工过程、施工顺序等信息，对施工过程进行可视化仿真，充分利用建筑信息模型对方案进行分析和优化，从而提高方案审核的准确性，实现施工方案的可视化交底［5］。

本项目位于广州市交通繁忙的主干道上，地下作业施工量大，施工难度很大，因此采用合理、科学的施工方案显得十分重要。本项目采用BIM 技术对施工方案进行模拟，对本工程明挖、顶管、盾构等施工工艺进行详细的施工组织模拟。特别是明挖施工路段，本路段涉及道路运输临时分流调整。因此，在方案实施前对各种方案进行模拟比较，比较各种方案的可行性，提前暴露施工方案中的不良因素，为施工方案的选择提供依据。另外，施工前向施工队进行虚拟施工交底，可以避免因误解二维图纸而造成的施工返工和材料浪费［6］。

4.4 工程量统计［7］

BIM 模型是一个完整的工程信息库，在项目建设过程中可以快速调用相对应信息数据，其中工程量的统计就是很好的案例，在项目实施过程中，通过计算机快速提取对应施工部位的工程量信息，根据工期进度的安排，为项目的材料供应提供了准确的数据支撑［8］。通过BIM 获得准确的工程量统计数据，用于施工中的造价计算、预算范围内不同设计方案的经济指标分析、不同施工方案的工程造价比较、施工前的工程预算和施工中的结算。

4.5 3D扫描应用［9］

利用三维扫描技术完成地面扫描，建立BIM 模型。以其高效率、高精度、高分辨率、高点云密度等特点，借助BIM 技术分析了土地征用的准确范围，如图5所示。

图5 项目三位扫描点云模型Fig.5 Three Position Scanning Point Cloud Model of Project

通过精确的三维扫描模型和清晰的地面航拍图，可以准确绘制出项目红线图及其对项目拆迁的影响。由于工程总长度达到15 km，需要1 个多月的时间才能通过人工测试。但通过扫描技术，分析只需1 周即可完成，大大缩短了时间，也减少了人工连续来回的绘图确认。

红线内影响较大的原有建筑主要包括夏茅客运站、卫生学校、及附近居民社区等20多个重点部位。

4.6 BIM 5D信息平台集成管理

基于BIM 5D 项目管理平台实现管廊各深化设计模型在平台中的精确集成，并可快速查看管廊各构件属性、施工等信息，通过平台的深度应用，把项目的数字工地管理、生产管理、工期管理、以及质量安全管理等应用模块结合项目管理为现场管理提供技术支持。

通过监控设备、塔吊监控、电梯监控、现场绿色施工监测等完成项目数字工地自动化监测；通过BIM 项目管理平台对各部门管理数据集成，形成重要的每周、每日的生产数据管理中心，为项目的生产管理、工期管理提供重要的数据参考；通过现场监控设备的AI功能以及人员巡检数据记录，过程项目验收管理数据的集中管理，以AI 抓拍、人员拍照和录像等形式保存重要数据，形成重要的质量安全管理数据集成，为项目的质量安全管理提供重要的依据。

5 总结

本项目采用BIM 项目管理平台辅助项目管理，并针对管廊工程特点进行BIM 应用研究。在项目管理过程中，结合BIM 项目管理平台，在项目建设过程中的三维可视化、模型虚拟漫游、工程现场质量监督、施工进度监督等方面取得了良好的效果，项目管理全过程以三维模型为基础，为项目管理提高了效率，减少了因对图纸理解不足造成的问题［10］；净高分析、碰撞检测等工具减少了其中的隐患，提高了设计质量，减少了施工中人力、物力和时间的浪费，为项目节省了开支；项目漫游虚拟的三维显示可以提前发现方案中的不足，并尽快进行调整和修改；工程量的快速准确统计，大大减少了现场工程量校核的工作量，提高了计算结果的准确性。由于管廊工程与公共建筑工程存在较大差异，该工程的成功应用为同类工程带来了示范效应，产生了良好的社会效益。

在项目管理过程中，对项目建造过程进行模拟虚拟，展示项目建设全过程，并且对项目进行工程量密切配合，部分重点区域进行造价管控，完成对项目的全面管控，提升项目精细化管理。在本项目中，BIM模型及相关应用成果数据为后续管廊运营维护管理系统预留信息接口，辅助后续项目运营维护，将项目建筑信息化价值最大化。