综合管廊工程施工技术信息化应用

刘 伟

（中铁十七局集团第五工程有限公司 山西太原 030032）

1 引言

综合管廊就是地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和检测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。一般设多个舱室，集结构、建筑、给排水、污水、燃气、热力、电力电讯、消防、报警等多个工程专业于一身，施工工艺冗杂。随着社会的发展，在走向科技强国的道路上，我们要迈向数字化、信息化的应用［7］，综合管廊工程施工同样要借助各种技术手段将项目信息化、智能化、效益化。

BIM（建筑信息模型）不是简单地将数字信息进行建造管理的数据化工具，而是通过参数模型整合各种建造、管理的数字化方法［8］。BIM技术是一种应用于工程项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。“理正”深基坑支护计算软件在当前岩土工程界已经广泛应用，也得到工程界专业人士的认可，可以用于连续墙、排桩、水泥土墙、土钉墙等支护结构的内力和位移计算，验证配筋是否满足安全与经济要求［1］。广联达系列软件在计量计价方面更是有着不可小觑的影响力。作为施工人员，在深基坑施工过程中如何将理正软件同BIM技术的应用相结合，重点对BIM技术在施工现场平面布置、工程进度、物资管理、成本核算、技术管理、安全质量、竣工交付、科技创新等方面的应用进行研究［2］。综合施工过程中如何将广联达系列软件与BIM技术结合应用，对于完善内业资料和优化施工方案有着举足轻重的作用。

2 工程概况

吕梁市新安大道地下综合管廊工程K10＋985至K13＋021段位于山西省吕梁市市区改造新安大道上，自南向北纵向敷设，全长2.036 km。地下水位埋深介于5.30～14.70 m之间。基坑深度6～15 m，属一级、二级基坑，根据基坑埋深设置5种基坑支护形式，见表1。

表1 基坑支护形式汇总

标准段内，工字钢桩长12 m，桩间距500 mm，材质Q235。内支撑系统采用单根H400×400×13×12型钢作为钢围檩和φ609×16钢管钢支撑组合。灌注桩支护间距1 200 mm，采用对拼双排H600×300×12×20钢围檩和φ609×16钢管钢支撑组合。下穿段灌注桩间距1 600 mm，两根灌注桩间采用φ500高压旋喷桩形成止水帷幕，采用对拼双排H600×300×12×20钢围檩和φ609×16钢管钢支撑组合。灌注桩顶部设C30混凝土冠梁［3-4］。

3 Revit优化施工场地布置方案

本工程西侧紧邻209国道，距离1.5 m，基坑东侧剩余征地宽度10 m。按设计要求，基坑顶面3 m范围内不允许有重型荷载，因此剩余宽度仅为7 m，此宽度不能满足钢支撑、钢围檩等材料的堆放及大型吊车同时（75 t）作业的要求，施工空间狭长。因此，材料堆放场地的选址、现场材料周转和临时征地将成为项目的附加困难。利用BIM技术的Revit形成带场地的三维模型［5］，并利用Navisworks进行漫游展示，以便了解各施工工况，更好地做好方案的优化工作，节约施工成本。

4 Revit与理正软件在深基坑施工中的应用

4.1 理正软件深基坑支护结构受力检算

项目深基坑工程地质情况复杂，支护结构复杂多变。针对周边实际情况，采用分段开挖、桩撑支护与桩锚支护相结合的支护方法。充分利用3种方法的优势，在满足施工的基础上，保证了基坑及周边环境的安全。对于各施工段的基坑支护受力验算，计算工作量较大，形成书面报告份数较多，是一项艰巨的任务。理正深基坑计算软件能够实现不同地质、工况条件下快速计算，报告结果清晰明了，以便实现支护体系施工方案的快速优化。

4.2 Revit三维建模微调深基坑支护体系

鉴于施工工况复杂多变，且基坑狭长，支护工程中并未在设计图纸中标明内支撑的具体布置里程，只是明确间距。考虑管廊二层功能口布置较复杂，高度不一，需在支撑布置过程中适当调整内支撑的起始里程和支撑高度，尽量减小对管廊二层功能口施工的影响。有必要借助Revit与Cvil3D软件相结合应用，形成三维模型［5］，模拟各工况下施工情况，以便于各施工队了解深基坑施工潜在的危险要素，更有助于分段施工时内支撑布置的合理安排。

5 Revit在管廊主体施工中的应用

5.1 三维建模实现多专业协调作业

本项目涉及结构工程、建筑工程、给排水工程、污水管道、燃气管道、热力管道、电力电讯工程、消防与报警工程、灭火器等9个专业，共计14本图纸，信息零散且量大，施工过程中难免遗漏局部构件。加之地下综合管廊作为新型工程，很多技术人员对此不甚了解，对工程施工的效率影响很大。利用Revit建立三维模型对构件进行检查，对施工人员进行三维技术交底，对工程施工具有重要的指导意义。

由于工程专业较多，设计过程中的专业融合程度对整体项目的效果有着举足轻重的作用。利用Revit建立三维模型将各专业进行碰撞检查，发现其中的冲突，对于项目施工的提前控制很有必要。本项目通过三维建模检查发现建筑工程与结构工程结合时存在多处冲突，及时与设计单位沟通进行调整，避免了返工及材料浪费，节约了施工成本，提高了施工效率。

5.2 Revit三维建模精准计算工程量

Revit实现精准的大规模三维建模对计算机的配置要求很高，管廊工程中钢筋工程，标准段的钢筋型号就达23种之多，加之下穿段及各功能口的钢筋不尽相同，给三维建模增加了难度，需要嵌套多种钢筋族，往往实现实体模型配备各种型号钢筋需要很长的计算时间，一般电脑很难实现，对施工单位人员来说用Revit计算整体工程量代价偏高，不建议整体结构配筋。但对于一些异形结构，手工计算无法确定的部分可采用三维建模来实现精准算量。

对于混凝土结构及其他材料的工程数量计算，可以借助Revit三维建模来实现精准算量［6］。对于工程数量的计算规则，要求在创建三维模型时按照现行的计算规则进行，否则对于重叠部分的工程数量，Revit软件在进行计算时不予以扣除［7-8］，这就造成了工程量偏大，不利于施工目标的控制。

6 广联达软件在管廊施工中的应用

6.1 广联达图形算量的应用

广联达图形算量对于大众工程的工程数量计算得到了广大工程造价、施工技术人员的青睐，对于工程数量的计算精准程度具有很高的评价。所以在管廊工程中钢筋工程数量的计算复核可以借助广联达的图形算量来完成，这样既节约了手工计算的漫长时间，又避免了三维建模的苛刻要求，还能实现精准算量，保证了计算结果的准确性。

6.2 广联达钢筋下料软件的应用

管廊工程因为要考虑地质、专业等多方面的原因，预留孔洞、变形缝位置及功能口高度等不尽相同，所以各部位钢筋下料尺寸不一致。钢筋下料是一项艰巨且繁重的任务，手工绘制下料单效率低，准确率难以保证。借助广联达的钢筋下料软件，再由人工检查其精准性，适当调整特殊部位尺寸，大大减少了工作量，节约了工作时间，精简了技术人员数量，提高了下料单的准确性，提升了工作效率。

7 结束语

吕梁市地下综合管廊工程项目试验段工程，通过理正软件的深基坑受力验算，发现设计结构与现场不符之处达300余米，降低了施工风险，做到了事前控制，减少了施工投入；通过软件计算验证支护结构受力情况，共出具计算报告40余次，有效报告14篇，节约了时间，增强了施工的安全性，提高了施工效率。

通过Revit三维建模实现场地布置方案优化，规划用地6 000 m2，节约场地租赁3 000 m2，相应节约了各项费用开支，达到了节约资金、节约用地的良好效果。

通过Revit的三维建模实现了多专业协作，调整变形缝里程10处，调整综合舱、电舱投料口位置3处，电缆分支节点位置2处，燃气舱投料口位置1处，综合舱、电舱逃生口位置2处，有效避免了因设计问题造成的施工错误，保证了施工工作的连续性和结构的稳定性。

通过Revit三维模型计算复核管廊工程各部位混凝土工程、防水工程、电力电讯、各种管道等工程数量实现工程数量自动化、精准化控制。

通过广联达图形算量，精准计算工程构件钢筋数量，大大节约了手工计算的时间，提高了工作效率。采用广联达进行钢筋下料，减小了人工工作量，提高了下料单的准确性。

在本工程中，通过各种软件的结合应用，实现了工程施工周期信息化控制，对于综合管廊工程施工取得了良好的经济和社会效益，对类似施工过程具有很好的借鉴作用。