BIM技术在综合管廊工程项目全过程设计中的应用

摘要：简要介绍了湖南邵阳新城大道地下综合管廊工程项目情况，在设计团队进行施工区域现场考察的基础上，应用BIM建筑信息模型技术开展了该项目管廊方案、管廊总图、管廊主体、管廊节点和管廊机电等全过程设计工作，总结出了随时展现施工进程、便捷修正控制参数、优化管线设置空间和信息沟通更为顺畅等方面的BIM技术的应用优势。

关键词：综合管廊；BIM技术；全过程设计；生长动画；控制参数

0 引言

BIM建筑信息模型技术是Autodesk公司在2002年率先提出，现已在全球范围内得到业界的认可，从设计、施工、交底、后期维护运营直至项目的全寿命周期，它将所有信息整合于一套三维模型和协同平台中，使设计方、施工方、运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作。随着BIM技术的快速发展及应用，以及国家推荐城市综合管廊建设的部署方案，BIM技术已经不仅限于建筑信息模型的建设，正逐步应用于市政工程中。

城市综合管廊结构复杂，开挖施工环境不确定，工程量大，后期运行和维护不便，而应用BIM技术不仅有效提高工程质量和工作效率，减少因信息传递不完整而造成的损失，还能有效缩短工期，快速得出项目材料设备清单，节约资源、降低成本，同时有利于技术的管理、设备后期运行和维护施工。

1 项目概况

位于湖南邵阳的新城大道是城市主干道，道路总长度约3000m，宽度为60m。该道路地下设计的综合管廊分为两舱，即综合舱和燃气舱。其中综合舱净宽为4.5m，净高为3.5m，内设110kV电力电缆、通讯电缆、DN1200给水管线和DN500中水管线；燃气舱净宽为1.9m，净高为3.5m，内设DN400燃气管线。两舱壁厚均为500mm。入廊管线分布如图1所示。

本项目除管廊建筑主体工程外，还包括管道主体工程、消防系统、供电系统、监控与报警系统、排水系统等附属工程。采用BIM技术进行本项目的全过程设计。

2 采用BIM技术进行管廊全过程设计

2.1 现场考察

为了做好综合管廊的设计工作，设计团队对该项目施工区域的周边环境进行了现场考察，对项目用地进行分析，了解了项目现场的实际情况。组织各专业技术团队外出学习，实地考察了山东济南的地下管廊建设情况。

2.2 管廊方案设计

根据管廊专项规划，确定新城大道管廊尺寸及入廊管线。利kazQ4QbLfQaENVwc/+1g3/uiTh+gVvLy78H3uSLeGUs=用BIM技术建立管廊标准断面，进行交叉口与引出口的管廊分析。管廊覆土约为3m，根据项目实际情况，雨水、污水管线不入廊，管廊避让雨水、污水等重力管线。在方案讨论会议中展示了管廊建模情况，并结合会议内容对管廊建模方案进行调整，以助于项目的可行性分析和各参建方参与设计。

2.3 管廊总图设计

项目BIM专业分路网总图建模、管廊主体建筑建模、管廊机电建模、后期渲染等多专业协同工作，在项目开始前需制定技术要求、协调模式、信息交换原则、问题处理流程。

管廊BIM总图设计先提取项目区位资料，并对现场周边环境情况进行考察，采用Revit设计软件对区位周边路网及地形建模，SU草图软件对周边建筑建模，利用Lumion即3D可视化工具对周边环境进行搭建和渲染。本项目由于周边建筑复杂体量大，后期放置模型工作量较大。管廊总图建模流程如图2所示。

2.4 管廊主体设计

结合湖南省工程建设标准图集《城市综合管廊BIM技术应用》《建筑信息模型设计交付标准》《建筑信息模型应用统一标准》等相关规范，对道路及管廊提供设计资料。利用Revit设计软件创建管廊主体建筑及进风口兼逃生口、吊装口、端部井等模型，可将外部信息用三维模型直观表达出来。

新城大道管廊设置16个防火分区，管廊综合舱和燃气舱防火分区按错开距离不大于200m布置，其逃生口与通风口结合布置综合舱和燃气舱的吊装口分开设置。综合舱和燃气舱分别含吊装口9个、进风口兼逃生口8个、排风口兼逃生口8个、引出口6个。

2.5 管廊节点设计

管廊BIM节点设计解决了传统设计图上图纸表达难理解、问题沟通困难等问题。三维模型可对关键节点进行局部剖面分析，最终的设计成果能以实物的形式展示出来，不同专业人员能使用模型进行相互沟通。

三维可视化成果可将管廊预制盖板、踏步、检修人孔（含爬梯）、各管线空间位置关系表达清晰，可使设计缺陷一目了然，设计人员可及时进行修正和完善，减少设计错误，提高设计质量。节点爆炸（立体装配）图如图3所示。

2.6 管廊机电设计

管廊BIM机电设计以各主体管道为主，还包含电气设计的配电箱柜布置、应急照明、电缆桥架等，以及管廊通风系统、排风系统、送风系统及风机等设备。

管廊BIM机电设计包含电力管道（＜110kV）、通讯管道、DN1200供水管道、DN500中水管道、DN400燃气管道即主体管道的布置，管线的排布应满足国家相关规范的要求。本项目设置2个分变电所负责供电，并设置16个管廊配电区间，设计范围为分变电所10kV进线电缆头之后的变配电系统，包括分变电所和管廊配电区间自用负荷供配电系统、电气控制系统、电气照明系统等。

管廊每个配电区间内设非消防负荷配电控制柜与消防负荷配电控制柜。其中非消防负荷配电控制柜由分变电所内变压器低压侧采用单回路树干式配电；消防负荷配电控制柜由分变电所内变压器低压侧采用双回路树干式配电。分变电所两侧为变压器用房，中间为低压柜用房。分变电所布置如图4所示。

3 BIM技术的应用优势

3.1 随时展现施工进程

本项目重点难点是结构复杂的交叉口，以及地下通道的倒虹段，需要随时了解施工进展情况。为此，BIM建模后采用了生长动画展示方法，交叉口下层为交叉道路管廊，上层为本项目管廊。管廊交叉口布置如图5所示。

生长动画可以直观的展现管廊施工和管线安装进程，让团队每个成员都能很好地了解整个项目的全貌，明确自己的角色和职责，同时提高设计的准确性和工作效率。生长动画可提前预测施工中难点和问题，减少返工现象，促进降低工程成本和缩短施工工期。

3.2 便捷修正控制参数

BIM建模改变了传统的线条绘制设计模式，利用参数控制生成地下综合管廊模型，断面设计、关键节点设计等均可通过设置和修正控制参数加以实现[1]。

在本项目设计中，舱室的宽度、高度和厚度，各管道的长度、管径、管道间净距等，均可通过修正控制参数来完成管道的设计及修改。在设计过程中，采用管道设计参数，可实现一键生成管道支吊架模型，并在支吊架模型基础上经过验算来修正控制参数，可大幅度提高设计效率，后期更能快速出图并统计工程量。

3.3 优化管线设置空间

本项目涉及建筑、电力、燃气、给水等多个专业，在设计中各专业缺乏沟通，必然会出现管线交叉碰撞问题。二维设计图难以解决该问题，从而造成返工，会浪费大量的时间和资源，因此进行碰撞检查必不可少。

考虑到机电管线、设备在舱室内的设置和检修空间问题，需要对管线、设备进行综合排布，使其整体布局有序、合理、美观，最大程度地合理利用舱室空间。通过Revit设计软件对综合管线的设置空间进行优化设置。管线设置空间优化后，对模型进行一键开孔，通过软件可准确的确定机电管线、设备、舱室之间的碰撞点，调整碰撞点位置后即可设置孔洞。

使用Navisworks可视化和仿真软件将机电模型及土建开洞模型进行碰撞检查，避免预留孔出现错留、多留、少留的现象。通过模型的碰撞检查，可发现不同专业图纸之间的不协调问题，由相关专业协同进行修正，使管线的设置空间得到进一步优化。

3.4 信息沟通更为顺畅

基于三维模型的可视化，建好的BIM模型可利用协同大师软件发布，生成链接及提取码，手机点击链接即可查阅轻量化模型，使项目设计人员内部沟通协商、与施工单位交底更为顺畅。

模型经过Lumion可视化工具渲染全景图后，再通过720云软件发布，可实现VR虚拟现实技术的应用，直接生成二维码，甲方或施工方扫码即可查看节点模型效果。节点模型二维码如图6所示。

4 结束语

应用BIM技术不仅有效提高工程质量和工作效率，减少因信息传递不完整而造成的损失，还能有效缩短工期，快速得出项目材料设备清单，节约资源、降低成本，同时有利于技术的管理、设备后期运行和维护施工。

本文以湖南邵阳新城大道地下综合管廊工程项目为背景，应用BIM建筑信息模型技术开展了该项目管廊方案、管廊总图、管廊主体、管廊节点和管廊机电等全过程设计工作。在本项目全生命周期建设中贯穿使用BIM技术，制定合理化的BIM实施流程，有利于开展该工程的项目管理。以数字化、信息化、和可视化的方式提升工程项目的建设水平，做到精细化管理，从而达到项目设定的安全、质量、工期、投资等各项管理目标。

参考文献

[1] 张小玲，艾婷，李安强，等.BIM技术在地下综合管廊中的应用研究，2023，49（1）：98-100.