BIM技术在综合管廊中的应用及前景分析

杨峰

（福建工程学院；福建林业职业技术学院）

近年来我国城市化进程不断加快，人口密度不断增加，城市人口呈现聚集化，这对城市的规划建设和管理提出了更高的要求。但是由于当前的城市空间规划不够合理，尤其是地下空间的利用规划较混乱，导致城市地下空间发展利用不合理。城市综合管廊是集合多种管道、线路为一体，综合布线建设的构筑物。其特点是可以收纳管线种类多，开挖次数少，方便运营维护。西方国家在上世纪就已经大范围建设应用。为解决城市建设这一现象，国家大力支持综合管廊建设，掀起综合管廊建设热潮。在此种背景下，BIM 技术也迎来了发挥其特长的机会。早在2014 年，国家发布了《关于开展中央财政支持地下综合管廊试点工作的通知》，提出了在25 个城市建设综合管廊[1]。2015 年8 月，国家又提出到2020 年建成并运营一批城市综合管廊，其水平达到国际先进水准[2]。2016 年，国家发布《2016～2020 年建筑业信息化发展纲要》，提出要不断提高建筑业信息化水平，促进BIM技术的发展及应用[3]。

1 综合管廊建设现状

近年来，城市建设发展速度突飞猛进，但是基础设施建设不足，尤其是地下基础设施建设跟不上步伐。例如，一些城区被复杂的架空线路密集覆盖，影响了城市容貌；管道、管线因维护更新而不断开挖，影响居民生活。城市综合管廊可以同时容纳多种管线，可以改善此类“拉链道路”问题，能够改善城市容貌，提高城市美化程度[4]。因此，越来越多的城市开始建设城市综合管廊。

1.1 建设特点与意义

综合管廊也称“综合管道”、“综合管线箱廊”，是城市地下管道的综合走廊，它将给排水、热力、电信电缆等敷设在同一条隧道内，并集中进行管理的市政基础设施。现代城市综合管廊对于城市正常运行具有重要意义[5]。

近年来城市发展迅速，城市新型城镇化不断加快。城市综合管廊能够提高城镇化质量，通过承载城市综合管线，保证城市的血液流转，这对现代城市建设具有重要意义。综合管廊真正能做到既重视地下基础设施建设，又兼顾地上建筑物使用和发展，更能处理好长远期城市规划和工程建设，实现一次投资，长期受益的效果。城市综合管廊的建设，有利于更好的拓展和利用地下空间。我国城镇化提高的过程中，大量人口聚集到主要城市，其配套的城市基础设施需求越来越高。通过综合管廊集中敷设各种管道线路，可以有效缓解城市发展给基础设施带来的压力。综合管廊有助于城市设施正常运行。城市综合管廊集合给排水、热力、燃气、电信电缆等管线为一身，同时方便运营、监测、维修，可以有效提高基础管线设施的运转效率，减少突发灾害和人为的破坏。一旦发生突发灾害，又可以降低基础设施的维修难度[6]。城市综合管廊建设，能够拉动城市建设资本投入，拉动经济增长，对经济发展具有推动作用。

1.2 综合管廊建设历程

城市综合管廊技术最早开始于1833 年的法国，随后英国、德国、瑞典、西班牙、俄罗斯、日本等国家陆续开始建设，综合管廊的断面尺寸和里程也不断增长。1963年，日本制订了《有关修建共同沟的特别措施法》，到1992年即完成了300多公里的综合管廊。

1958 年，北京建设了第一条长度为1000 米的市政综合管廊。1994 年上海在浦东新区建设了长度为11.125km的综合管廊[7]。2015年，我国规划了第一批综合管廊建设试点城市名单，主要有包头、沈阳、哈尔滨、苏州、厦门、十堰、长沙、海口、六盘水、白银等。2016年，国家公布了第二批综合管廊试点城市，其中有郑州、广州、石家庄、四平、青岛、威海、杭州、保山、南宁、银川、平潭、景德镇、成都、合肥、海东等15 个。建设综合管廊的城市不仅有以上25 个城市，国内其他城市也陆续进行城市综合管廊设计和施工。截止到2022年6月，国内有279个城市、104个县，开工建设的城市综合管廊项目有1647个、总计长度5902公里。

综合管廊投资属于市政公用设施行业，2016 年起，我国地下综合管廊投资完成额逐年下降，但是2021 投资金额为538.9亿元，首次恢复增长，涨幅为18.8%。地下综合管廊的建设，减少了“马路拉链”问题，提高了城市应对突发灾害能力既促进了就业，也促进了城市基建改革。2017年-2021年地下综合管廊投资情况见图1。

图1 2017～2021年地下综合管廊投资完成额度

1.3 城市综合管廊前景

十三五期间，我国城镇化水平不断提高，综合管廊建设也不断推进。2022 年，住建部和国家发改委发布《“十四五”全国城市基础设施建设规划》。规划中计划将大力建设地下综合管廊系统，并提高管线建设和运营能力，推进老旧城市管网改造。随后，多项关于未来地下市政基础设施建设的文件中都提出了“数字化、智能化”的要求。仅在2022年上半年，全国就有68个综合管廊项目在建设，计划规模285千米，总预算294亿元。

管廊建设是城市发展的内在需要，推进城市地下综合管廊建设是改进城市基础设施的重要环节。综合管廊的建设在我国发起较晚，发展时间较短，尚有较大的发展空间。因此，预计在2022 年后我国管廊建设将进入一个更加平稳的阶段。作为拉动经济增长的一个重要措施，政府也将持续推进综合管廊建设。

综合管廊试点城市、城市新开发片区的地区市场需求较为旺盛。各地城市新区开发和城市更新建设，不断尝试综合管廊建设，来提高城市地下空间利用率。例如，南京江北新区“十四五”规划中提出“加强城市地下基础设施建设，完善地下综合管廊体系，提升地下基础设施智慧化水平”。重庆综合管廊建设“十四五”规划中提到，在规划期内，要建设815 公里综合管廊，新区道路综合管廊配建率不小于百分之三十。

2 BIM技术发展现状

在我国的“十三五”建设时期，相关部门促进建筑行业发展，提高工程信息化程度。2017 年2 月，我国发布了《关于促进建筑业持续健康发展的意见》，文件要求推动技术创新，推广BIM 技术。截至到2020 年9 月，国内共发布了百余项促进、引导和规范BIM政策。

当前，诸多国内外优秀工程与BIM 技术结合，发挥出了BIM 技术的先进性。新时期，国家发布《推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》，明确促进在建筑行业应用BIM，促进产业基础能力提升。为了适应当前BIM 的飞速发展，国内各高校逐渐重视BIM 人才的培养，陆续开设BIM相关课程，培养了很多BIM软件开发和应用人才，为后续BIM 技术应用于各种专业建设奠定了基础[8]。

3 BIM技术在综合管廊应用

3.1 当前应用现状

BIM 技术在综合管廊项目中的应用起步较晚。近几年，通过国家大力推广，BIM 技术已在一些市政工程项目中应用，其中包含多个综合管廊项目。其应用的特点和效果主要有以下几个方面：

3.1.1 方案比选

在管廊施工前，通过三维建模，BIM 技术可以直观展示现场情况。对于特殊部位的施工，BIM 技术可以进行施工场景模拟，通过施工方案对比，可以确定最佳施工方案。在模拟过程中，既能提前预知管廊施工的安全隐患，又能对比施工效率，选择物料、时间成本低的施工方案，可以实现缩短工期、降低成本的效果。

3.1.2 进度控制

BIM 技术可以建立三维模型，结合施工进度，可以实现综合管廊建设的四维管理。通过BIM 技术的施工模拟，可以展示施工的整个过程，更有利于把控重点项目和难点项目。针对管廊项目各部分施工特点，调整人力物力和施工进度，实现时间和资源合理分配，能够优化施工进度[9]。

3.1.3 管理监控

BIM 软件平台可以有效监控管廊建设过程。道路和管道工程建设的管理，通常是粗放式管理，应用BIM技术的模拟施工与检测平台，可以提前发现问题，并在施工过程中实时监控，及时进行分析和纠正。通过地面相关传感器和激光扫描采样，BIM 施工监控平台可以对数据进行分析，可以有效避免管廊的错位、偏移等情况。对于有难度的施工部位，施工演示和监测功能可以让施工人员更容易理解施工的步骤与过程。

3.1.4 多方协调

综合管廊的建设涉及业主方、设计方、监督部门等，各管线单位、运输部门和相关施工单位等相互间沟通协调。采用BIM 技术进行可视化虚拟建造、风险分析和协同管理，在项目实施中，创建BIM 协同平台，通过组织BIM 专题例会进行交流，各参建方能积极融入到BIM 协同平台体系中去发现问题、解决问题，避免返工，有效地控制建设风险，协调各方也更加快捷方便。

3.2 应用中存在的问题

3.2.1 BIM软件普及力度不够

我国BIM 技术发展时间较短，软件应用带来的效益较小，BIM 技术广泛推广应用难度较大。BIM 技术应用在综合管廊等项目规划和设计中，需要统一的BIM 数据转换标准，用于数据共享，但当前我国的标准不能满足使用要求。

我国目前的建设项目，都存在着施工工期紧的难题，在这样的情况下，急促应用BIM 软件，有可能发生误工问题。所以，设计企业、施工企业应用BIM 技术的动力不足。

3.2.2 综合管廊BIM软件不足

我国的BIM 技术发展碎片化，不认同的专业无法协同，模型也很难通用。BIM 技术应用于综合管廊，需要项目各方的协同配合。传统的设计、施工模式不能满足管廊建设的建设全过程需要，故现阶段BIM 不能全满足综合管廊的建设需求。

城市综合管廊属于地下构造物，在设计阶段，需要对项目的地质情况及地下的工程结构物有较为准确的了解。但是实际工程当中，通常缺少对线路涉及区域有较为完整的地质和地下建筑物资料，所以应用BIM 软件在设计阶段用BIM 软件时有很大难度。以上原因造成BIM技术在综合管廊建设项目中应用率较低。

3.3 推广应用的策略

3.3.1 大力推广BIM软件应用

推广使用BIM 技术，需要从政策支持、资金支持和市场调控来进行。政府指导行业完善BIM 相关标准。教育相关部门要积极与行业接轨，培养基础软件人才，扩大BIM软件的受众基础。

3.3.2 推进管廊BIM技术标准建设

我国综合管廊建设进入高速发展期，推进管廊BIM技术标准势在必行。国家先后发布了综合管廊相关规范，例如《城市工程管线综合规划规范》、《综合管廊工程总体设计及图示》、《现浇混凝土综合管廊》、《综合管廊缆线敷设与安装》、《综合管廊供配电及照明系统设计与施工》、《综合管廊监控及报警系统设计与施工》等，但是在BIM 应用方面，还缺少较多有效通用技术标准。只有加大力度推进综合管廊的BIM 技术标准建设，才能使综合管廊建设与BIM 技术的推广结合起来，起到互相促进的作用。

4 BIM技术在综合管廊中应用前景分析

4.1 城市发展需求

近年来，城市发展迅速，2021 年全国城市建成区面积6.24 万平方公里，同比增长2.80%，如图2 所示。2021年，全国市政设施固定资产投资2.75万亿元，同比增长4.93%，如图3所示。其中，道路桥梁占城市市政设施固定资产投资的比重最大，为36.8%；轨道交通、排水和园林绿化投资分别占23.1%、9.9%和7.3%；地下综合管廊投资占比不断增长，2021 年为2.1%，如图4 所示。城市的快速发展，综合管廊的建设需求进一步提高。应用BIM技术可以使综合管廊建设更加高效。

图2 2012～2021年城市建成区面积及同比变化

图3 2012～2021年全国市政设施固定资产投资及同比变化

图4 2021年全国市政设施固定资产投资构成情况

4.2 技术特点及效益

现代城市建设过程中，需要将各类市政管线整合，才能更有效地利用地下空间。应用BIM 技术建设综合管廊，可以建成城市地下智能化管道网络，更好的在城市服务中发挥作用。综合管廊建成后，其特有的结构形式，能够保证较长的使用寿命，一次投资，长期使用。在漫长的使用期间，BIM 技术将为综合管廊的运营提供方便。通过BIM 管理检测平台，可以更高效地监控管理管廊运营，确保管廊得到实时维护，大幅提高管廊的运营维保效率。

市政管廊通过其政策支持，可以拓展其投资方式，引入多方投资，提高各方积极性，加快城市现代化进程。在此过程中，不同的参建单位都可以使用BIM 技术，这将更有利于建设数字化城市，推广BIM 在工程中的应用，进而能够起到互相促进的作用。

综合管廊中应用BIM 技术，可以大大缩短管廊的建设周期,加快城市建设步伐。通过BIM 技术的应用，综合管廊的建设,可以更合理更方便地安排给水管道、热力管道、电力电缆、通信电缆等管线线路。综合管廊等配套设施建设完善的地区，可以更好地维护管道，保持管线线路的稳定性和可靠性。

4.3 BIM技术在综合管廊中应用前景

综上所述，在“十四五”开局之际，BIM 技术在综合管廊建设中具有广阔前景。从管廊投资的效益看，管廊建设应成网成片才能更好发挥其效益。引用BIM 技术，可以使软件发展与管廊建设起到相互促进的作用。更能推进管廊、道路、轨道和其他市政设施共同发展；综合管廊项目投资较大，BIM 技术可以利用其自身优势，拓展资金来源，促进管廊健康发展。在综合管廊运营管理方面，BIM 技术更能将涉及的多个部门联系起来，对管廊进行更好的运营、维保。

新时期的城市综合管廊建设与智慧城市、海绵城市等主题紧密相关,应充分考虑城市发展愿景，满足城市地下空间战略规划，鼓励采用新技术、新工艺，这对BIM技术的发展推广是一个难得的契机[10]。

5 结束语

在“十四五”建设期间，国家大力发展BIM 技术和综合管廊施工技术，这是两者相辅相成、充分结合发展的契机。社会各界从设计单位到施工企业，都紧缺BIM 专业人才，城市综合管廊的建设者对BIM 了解和应用较少，这就影响了BIM 技术在综合管廊中的应用。一方面，BIM 技术要不断优化，从高校和设计单位抓起，提高其在各个领域的应用成熟度，才能为其在综合管廊中更好的应用打下基础；另一方面，综合管廊建设从规划设计到施工建设、运营维护等不同的阶段考虑，BIM 技术都具有重要使用价值，建设综合管廊，BIM 是能够提高工作效率的实用工具。BIM 技术与城市综合管廊结合发展，会更加促进综合管廊的发展，同时提高了BIM 的推广。综上所述，在“十四五”建设期间，BIM 技术在综合管廊中的应用具有广阔的前景。