基于BIM+物探的城市立交桥管网迁改技术研究

宗 仁 栋

(中铁交通投资集团有限公司，广西 南宁 530000)



基于BIM+物探的城市立交桥管网迁改技术研究

宗 仁 栋

(中铁交通投资集团有限公司，广西 南宁 530000)

以南宁市沙井—南站立交项目为例，建立了BIM三维模型，同时结合物探技术，在施工前对管线迁改进行了碰撞检测，发现了管线之间以及管线与桥梁构件之间存在的相互碰撞问题，并提出了优化措施，从而避免了返工和对设施的破坏，为项目建设节省了成本并缩短了工期。

BIM，三维模型，物探技术，管网

BIM技术是以构筑物三维模型为基础，并在建模中引入参数化概念，使模型涵盖了结构在设计、施工、运营维护全阶段的所有数据信息，且将所有信息均用数字进行表达。通过BIM技术，一方面可以对项目建设各阶段提供有力支持，另一方面可以为项目建设各方提供一个协同办公的平台，促进信息的交流和传递。因此利用BIM在指导项目建设，以信息化手段实现项目精细化管理方面是十分有利的，本文将重点阐述BIM+物探技术在城市立交工程管网迁改中的应用。

1 工程概况

南宁市沙井—南站立交工程项目为单苜蓿叶与半定向型组合式的三层半全互通立交。主要建设内容包括道路工程、桥梁工程以及附属排水(雨水、污水)工程、交通工程、照明工程、景观亮化工程。立交工程包括南站主线、沙井主线、A—H 8条匝道、4条地面辅道、4条掉头车道、2条人行道。南站大道主线长约1 807.953 m，双向八车道，设计速度80 km/h，位于顶层。沙井大道—那历路主线长1 524.3 m。匝道最小半径60 m，8条匝道总长约3 596.073 m，辅道总长约4 716.55 m。

2 BIM模型创建

利用Revit软件建立各专业的模型，其中，管网模型的建立引进物探技术。对南宁市那历路与金凯西路交叉路口往南方向，南北长约410 m，东西长约410 m的地下管线进行探测。探测成果包括项目施工范围内各种地下管线，包括给水管道、排水管道、电力电缆、电信电缆、燃气管道、路灯电缆、国防电缆等，并给出各类管线的位置、管径或断面尺寸、材质、埋深、走向等，并将探测成果绘制成表。

根据探测成果，编制综合管线图。根据物探图建立BIM模型，以三维的形式将管线路径、标高表现出来，并按照已制定的BIM标准进行整理，利用BIM软件将二维成果三维可视化表达，达到间接实现BIM在地下管网探测中的应用效果。

3 现状管网的可视化交底及搬迁模拟

3.1 现状管网碰撞检测

根据已建立的完整的BIM管网模型，利用Navisworks软件中的数据信息处理工具，将各专业Revit模型导入合并，通过设置不同的容差值，计算机自动检测和判断，对结构、市政管网模型进行碰撞检查。

检测发现上述碰撞问题共117处，将其整理成为《现状地下管网与桥梁基础结构碰撞问题汇总表》，重点解决现状管线与桩基及新建结构的碰撞问题、新建给排水。通过将碰撞问题在桥梁结构施工前解决，减少和避免施工过程中因错误问题返工，降低工程损失，有效控制工程造价。对于碰撞部位，在施工前组织技术人员可视化交底，可避免在施工过程中对管线造成破坏。

3.2 迁改方案模拟

通过BIM技术还可以模拟并确定最佳迁改方案，减少现场管线搬迁次数和材料浪费，提高工作效率。

1)青色的现状给水管(d=1 200 mm)与南站大道左幅墩柱、右幅桩基产生了碰撞，需要在混凝土结构施工前对现状给水管迁改以保证不影响结构施工、正常供水、后期地面道路施工。经过多方案比选，我们决定采用如图1所示迁改方案。

2)当橘色的现状燃气管道(d=250 mm)与新建H1匝道0号、1号承台发生碰撞。考虑到承台下桩基施工会损坏现状燃气管，在桩基施工前将该燃气管迁改，保证不影响桩基和承台施工，同时需要保证不影响附近沙井大道及G3匝道结构施工。我们将该燃气管一次迁改至H1匝道和沙井大道中间位置，并对现场技术人员进行交底。

4 新建管网的虚拟布管和设计优化

根据道路工程和给排水工程等专业提供的设计图纸，利用Revit软件建立场地模型、道路工程模型，由于管线综合专业与其他专业的侧重点有所不同，故对于管线以外的模型没有必要表达过于复杂，根据实际情况可以省略或简化其中不重要的模型。为表达清晰，不同种类的管线采用不同图层、不同颜色。各种管线还应当根据实际情况设置管壁厚度，以免在管线避让中产生误差。

利用Navisworks软件将已建立好的主桥桥梁结构模型、场地道路模型、新建地下管网模型整合在一起，进行多阶段碰撞分析：

第一阶段：利用Navisworks软件中的数据信息处理工具设置不同的容差值，通过计算机自动检测和判断，对全桥的结构、地下管网、道路进行碰撞分析，得出碰撞点1 229处；

第二阶段：除去已建桥梁结构实体碰撞点，排除桥梁桩基与场地道路碰撞点，新建管道与新建检查井碰撞点，检测出碰撞点30处；

第三阶段：根据施工经验，核对模型结构与碰撞点信息。统计表明，大部分碰撞点是新建检查口连接检查井支管，施工过程中可以轻松避免，可以不计入碰撞点范围内。根据施工经验，最终检测出碰撞点共12处。其处理流程如图2所示。

将检测得出的碰撞点以碰撞报告的形式提交设计院。以下是两个碰撞点的报告及其处理方案：

1)油色的W44～W74污水管和黄色的Y117～Y118雨水管产生了碰撞，考虑到雨水管管径较大，不便于调整，需要将污水管在雨水管施工前下移或上移。将此问题在平面图纸上标注并记录，在施工过程中指导解决。

2)油色的W28污水管与黄色的Y21雨水管发生了相互碰撞。根据施工经验，可降低W28污水井井底标高,并在该部位施工前对技术人员进行交底。

5 结语

本文通过将BIM应用于沙井—南站立交项目中，结合物探技术，有效地解决其在建设过程中的各种管线碰撞问题，提前将问题优化，避免了施工阶段返工，从而大大地节省了施工成本和工期。

BIM技术的可视化、可操作、可提前预判的功能特性使其在项目各阶段中均能发挥巨大作用，但由于当前BIM技术并不成熟，项目各方对BIM精度和功能需求不同，以及受到经济效益和行业产业链特性方面的制约，使其并未在建设行业中全面推广开来，这就需要大家不断地共同努力和探索，完善BIM的应用规范和流程，使得BIM技术为项目全生命周期中管理高效和效益最大化发挥其应有的功能。

[1] 杨 科，康登泽，车传波，等.基于BIM的碰撞检查在协同设计中的研究[J].土木建筑工程信息技术，2013,5(4):71-75.

[2] 杨 科.BIM技术及其在建筑设计中的应用[J].四川建材,2011，5(37):270-271.

[3] 马少雄，李昌宁,陈存礼，等.BIM技术在某工程施工管理中的应用[J].施工技术，2016,45(11):126-129.

Study on city interchange pipe network demolition and renovation technologies based on BIM+geophysical prospecting

Zong Rendong

(ChinaRailwayTransportationInvestmentGroupCo.,Ltd,Nanning530000,China)

Taking Nanning Shajing-Southern station interchange project as an example, the paper establishes BIM 3D model. Combining with geophysical prospecting technology, it carries out the collision detection for the pipeline demolition and renovation before the construction, finds out the mutual collision among pipelines and pipeline and bridge components, and finally puts forward optimal measures, so as to avoid rework and facility damage, which has saved cost and shortened construction schedule for the project construction.

BIM, 3D model, geophysical prospecting technology, pipe network

1009-6825(2017)18-0249-02

2017-04-11

宗仁栋(1978- ),男，工程师

TP319

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