基于BIM和GIS技术在管廊全生命周期的应用

马军 ，张石磊 ，王莎莎

（1.中国十七冶集团有限公司；2.中冶京诚工程技术有限公司）

1 工程概况

西安管廊项目建设范围分布于西安东北片区，结构为矩形三仓（见图1），入廊管线包括：电力、燃气、电讯、热水、给水、再生水、蒸汽和污水等。建设干支线管廊共计约70km，缆线管廊共计约180km，是目前全国最大的综合管廊PPP项目。

图1 管廊标准结构断面

2 工程BIM应用

2.1 方案策划决策

利用VR技术虚拟环境（见图2），分析方案的合理性与科学性，并进行重点、难点、高风险点方案的决策。BIM设计可以进行可视化分析，还可以优化决策、降低风险、减少成本以及提高竞标方案的可行性[1]。

图2 VR虚拟现实

2.2 基于BIM+GIS技术的智慧规划

GIS使现状的空间位置与属性相对应，并进行可视化表达，实现信息的快速查询与分析，使管廊规划更具科学性，同时提高设计与管理的工作效率。多规统筹，GIS缓冲区分析和叠合分析，配合因子权重和专家打分机制，使空间耦合，确定合理规划方案[2]。管廊布置方案规划如图3所示。

2.3 各专业设计建模

将无人机航拍技术与3D实景建模相结合，精准高效地完成项目场地地表建模工作[3]，使道路深化设计、结构分析计算、附属设计、管线综合以及管廊全专业实现三维协同设计。管廊全专业三维协同设计如图4所示。

2.4 基于BIM技术智慧工地建设

基于BIM技术实现科学场地布置，实现三维可视化交底、BIM质量电子化样板引路、管廊净空检查分析、二维码和云平台信息化项目管理、质量和安全移动端管理，进而实现工程成本管控[4]。施工全过程信息化管理如图5所示。

图3 管廊布置方案规划

图4 管廊全专业三维协同设计

2.5 基于BIM+GIS技术智慧管廊运营

1）以BIM数据库为基础，构建涵盖综合管廊全生命周期的数据中心，通过智慧管廊平台实现与监控中心的信息联动，动态反映综合管廊的实时数据；

2）基于三维模型的动态数据，结合GIS技术，实现对人员及故障设备位置的及时掌握，便于进行巡检管理及开展事故应急处理[5]；

3）基于BIM模型，结合GIS、移动互联和人体工程学等专业技术，可以融合各种专业数据，实现图形化和数字化的运维管理汇报展示；

4）基于三维模型，结合虚拟现实技术，实现虚拟场景下的廊内漫游，不仅可用作管廊的参观展示，更可以对管廊运维管理人员进行培训，尤其是紧急状态下的流程演练[6]；

5） BIM模型信息集成化，形成工程信息共享平台，为今后管廊改造、扩建、修缮和更新等提供数字化资料，实现智慧化运维。管廊智慧管控平台如图6所示。

3 经济效益和社会效益

1）节约设计周期约37%；

2）减少施工损失约20%；

3）提高了PPP项目的协同能力；

4）有效避免了材料供应风险、技术风险、工程变更风险、竣工风险以及成本控制风险；

5）提高项目的管控能力和盈利水平；

6）项目的规划、设计、实施和运营全生命周期采用先进理念技术，结合项目特色，解决关键难题，项目创优全国示范；

7）在本项目成功举办了“以标准化信息化为抓手，以创精品工程为目标，全面提升中国十七冶集团工程建设管理水平，打造中冶管廊第一品牌”为主题的管廊工程观摩交流会，得到了一致好评，起到了较好的示范和引领作用；

8）本项目收录到中央电视台《厉害了，我的国》栏目并多次进行专题展播，进一步提升了公司作为管廊领跑者的品牌形象。

图5 施工全过程信息化管理

图6 管廊智慧管控平台

4 结语

综合管廊作为现代化智慧城市建设的重要组成部分，统筹各类市政管线规划、建设和管理，解决架空线网密集、管线事故频发和路面反复开挖等问题已经成为国家推进建设的重点。本工程是全国较早在管廊全生命周期中应用BIM+GIS技术的项目，极具示范意义，可以为今后管廊在智慧建造和运营研究方面提供一定的参考价值。