BIM技术在城市地下综合管廊施工阶段的应用研究

戚欣，张小龙，王婉

（吉林建筑大学）

1 引言

城市地下综合管廊可有效解决“马路拉链”、“空中蜘蛛网”等城市中常见的问题，可以改善城市交通拥堵状况，美化市容市貌，提高市政能源的供给率。早在1833年法国就建成了世界上第一条地下综合管廊，距今已有180多年的历史。其他发达国家也继法国之后陆续开始地下综合管廊的建设工作，在近一个世纪的发展过程中，发达国家的地下综合管廊的建设水平已经相当成熟，同时还建立了相应的法律法规。我国第一条综合管廊始建于20世纪50年代，经过半个多世纪的发展，我国的地下综合管廊建设也取得了一定的成绩，与此同时我国也相继出台了一些政策来鼓励地下综合管廊的发展，同时提出到2020年，建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊并投入运营，城市建成区平均路网密度提高到8㎞/㎞2。

地下综合管廊工程全段狭长，地形及施工现场环境复杂，入廊管线错综复杂，项目参与方众多，工程时间跨度较长，施工过程控制难度大，容易出现错漏。BIM技术和地下综合管廊的有机结合可以有效改善和解决这些问题，在施工阶段可以有效的对工程进度、成本、质量、安全等方面进行管理和控制。基于BIM技术的地下综合管廊施工可视化程度高、信息关联度高，相比较传统的施工管理，优势和特点十分显著，同时为地下综合管廊工程的精细化施工提供助力，有助于我国地下综合管廊的建设水平的提高。

2 BIM技术在城市地下综合管廊中的应用现状

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型。从整个建筑行业前景分析来看，BIM技术无疑是建筑业走向现代化、工业化的必然选择。随着经济社会的发展，地下综合管廊的建设也在一定程度上代表着城市经济发展的水平，BIM技术的应用也随之延伸到此工程领域中。近年来，国内外的一些专家学者针对城市地下综合管廊的建设进行了BIM技术的应用研究。

T.Park和T.Kang基于BIM与GIS技术对综合管廊路线的初步可行性进行了研究。开发了一种可以预估工程项目成本的可研系统，以此确定最优路线[1]。Szu-Min Kang，Yayu Tseng等对BIM技术在综合管廊建设的全生命周期进行了研究。将BIM技术融入到综合管廊的设施管理中去，增强了管廊运维管理的可靠性[2]。姜天凌等研究了综合管廊设计阶段BIM技术的应用。运用BIM技术进行3D设计，通过碰撞检测合理布置管线，提高设计效率和质量[3]。段中兴等提出建立基于STM32嵌入式处理器的城市地下综合管廊的安全预警系统，实现综合管廊施工以及运维阶段的安全管理[4]。综上所述，基于BIM技术的综合管廊应用研究已经取得了一定的成果，但是对于施工阶段的进度、成本、质量、安全等方面进行控制与管理的应用研究相对较少。

3 BIM技术在城市地下综合管廊施工阶段的应用

以数字化信息模型为基础，建立基于BIM技术的城市地下综合管廊施工进度、成本、质量、安全控制与管理平台。如图1所示，基于BIM技术集成的施工管理平台主要由三个部分构成，一是由设计方提供的原始项目信息以及通过现场施工人员反馈收集的实时信息组成的数据层；二是由BIM技术构建的进度、成本、质量、安全控制与管理模型的模型层；三是由施工方将模型应用到实际工程中，实现施工进度的模拟与优化、施工成本的精细化管理、施工质量和安全的跟踪与监控的应用层。管廊施工的进度计划导入到BIM模型中，并将模型中每个进度结点的施工工序进行模拟演示，这样不断的在虚拟的环境下对综合管廊施工工序的演示，有利于在不影响实际施工进度的情况下及时发现施工过程中可能存在的问题与风险，并找到高效合理的新方案重新应用到施工过程中，这样的进度优化工作，可使综合管廊实际施工进度更小的偏离计划进度，以此更好的进行城市地下综合管廊施工阶段进度控制。

在项目施工过程中，现场施工人员将综合管廊实际的建设情况实时反馈上传到BIM模型中，以便项目参与各方对项目进度进行实时掌握，以此来对项目下一步的施工进行更深入、细致的调整，通过项目的实际进度与计划进度进行对比，以此做出对偏离进度计划的情况作出预警，以便及时调整进度计划，这样便可大大减小因某项工序未按进度计划完成而导致的后续大量工作被耽误的几率。将BIM技术应用到综合管廊施工进度控制中，即使施工过程中出现了与计划进度存在偏差的情况，由于现场施工情况实时上传，信息的高速流通，参与项目各方便可以及时作出反应，将影响降到最低。

基于BIM技术的城市地下综合管廊施工进度控制平台，既可以实现综合管廊施工过程中的每一步工序的虚拟演示，找出问题，并优化方案；又可以进行实际施工进度与计划进度的对比分

3.1 基于BIM技术的进度控制

通过建立基于BIM技术的城市地下综合管廊施工进度控制平台，实现综合管廊施工过程中的每一步工序都可以进行虚拟仿真、实时跟踪的交互处理模式下的进度控制。在项目施工前，将综合析，及时对施工工序进行调整，以此来更有效的对综合管廊施工进度进行控制。

图1 基于BIM技术的城市地下综合管廊施工管理平台

3.2 基于BIM技术的成本管理

通过建立基于BIM技术的城市地下综合管廊施工成本管理平台，实现综合管廊施工过程中精细化的成本管理。在项目施工前，通过建立虚拟施工模型，在不消耗人、材、机的情况下，对整个项目施工进行模拟，在工序模拟过程中发现存在的问题并及时修正，这样可大大减少因为设计变更以及返工而造成的经济损失。在实际施工过程中，不可避免的出现设计变更时，利用BIM技术将变更关联到模型中，同时反映出工程量以及造价的变更，使业主方更直观的掌握设计变更对工程造价的影响，及时调整资本筹集和投入使用计划。通过搭建BIM信息平台，施工方可以实时掌握施工进度以及各种动态资源的数量，以此来实现人、材、机的高效运转与配合，这样会大大减少由于材料机械供应不及时或者窝工而造成的成本浪费。

相较于传统模式下的施工成本管理，基于BIM技术的成本管理平台，可将各种人、材、机的用量进行精细化管理，具有计算结果精确，计算效率高的特点。同时可将实际工程项目消耗成本与计划成本进行对比，实现成本投入流向可视化，便于业主方更清楚的知道资金动向，也便于业主方及时调整资金投入情况。

基于BIM技术的城市地下综合管廊施工成本管理平台，通过降低设计变更以及返工对项目造成的经济损失，实现项目成本投入的动态管理，以此来更有效的对综合管廊施工成本进行管理。

3.3 基于BIM技术的质安管理

通过建立基于BIM技术的城市地下综合管廊施工质量、安全管理平台，实现综合管廊施工过程中的信息化、可视化的质量、安全管理。在施工过程中，利用RFID技术，通过对综合管廊各个施工结点进行全天候360度监控，同时实时上传至BIM模型中，通过可视化模型的质量情况与实际综合管廊质量情况进行对比，一旦质量达不到设计要求，参与施工各方可迅速做出反应，及时对未达到质量要求部分进行修正，以此将工程中质量问题对工程项目的影响降到最低。

现场施工人员通过查看基于BIM技术的质安管理平台指导施工，使得施工过程中安全措施的实施能够在可视化状态下进行，更有效、真实的对一线施工人员进行安全指导。当实际施工过程中出现安全隐患，一线人员可及时将问题上传至模型中，管理人员实时接收反馈的安全问题，做出及时的处理，使安全问题在萌芽状态就已经被控制进而被处理掉。通过模型对项目的虚拟演示，对于易发生安全问题的部位加以标示，对管理、施工人员加以警示，彻底的从根源上降低安全问题发生的概率，以便更好的进行安全管理。

基于BIM技术的城市地下综合管廊施工质量、安全管理平台，通过实际工程质量与可视化模型的质量进行对比分析，不仅能够做到及时对工程质量不达标的部分进行修正，还对整个工程质量的提升大有裨益；同时通过可视化的安全指导、及时的消除安全问题以及通过虚拟演示对易发安全问题工序进行预防等手段，大大降低安全问题发生的概率，以此来更有效的对综合管廊施工质量、安全进行管理。

4 结语

随着经济的发展，现有的城市市政设施已经不再能满足人们的日常生活需求，城市地下综合管廊的出现将对城市的现代化发展起到加油助力的作用，我国城市地下综合管廊的发展起步较晚，相对于西方发达国家而言还有很长一段路要走。将BIM技术应用到城市地下综合管廊施工阶段中，将会大大提升城市地下综合管廊施工管理水平，有助于城市地下综合管廊在我国的发展。