BIM技术在城市综合管廊全寿命周期中的应用研究

齐刚刚　莫颜飞

摘要：本文系统介绍了BIM 技术在城市综合管廊建设过程中的应用，提出将BIM 技术与GIS、物联网等相融合构建城市综合管廊运维集成管理平台，对 BIM 技术在管廊全寿命周期的应用进行探索。

关键词：综合管廊;BIM 技术;集成管理

随着我国经济迅猛发展，各种市政管线的不断增多，如果继续采用以前各走各的路、地下直埋方式，无论是检修还是扩容都会耗费大量成本，并且还会影响地面交通、居民正常生活。因此，城市综合管廊在大规模的新城开发以及旧城区的管线改造建设中应运而生。

一、城市地下综合管廊概述

（一）综合管廊的概念

综合管廊是指在地下建设隧道空间，将电力、通讯、燃气、供热、给排水等各种工程管线纳入其中，配设统一的消防、通风、监控及检测维修通道等附属设施，实施统一规划、设计、施工及管理的重要市政基础设施。

（二）综合管廊建设的现实意义

1、减少路面开挖，提升道路管理水平

传统管线通常直埋于地下，并借助道路走向形成管網。各主管部门分别对所属管线单独进行管理、维护和检修。任何管线发生问题，均需对道路进行“开膛破肚”。不仅妨碍道路通行，长此以往，还使许多城市出现了不同程度的“马路拉链”问题，严重缩短道路的使用寿命。综合管廊对各类管线进行集成化管理，设置专门的监控及检修通道，切实保证了道路的完整性及各类管线的耐久性[1]。

2、统一规划设计，加快城镇化进程

随着我国城镇化的不断推进，因已有管网信息不完善致使施工中出现管线爆裂、道路塌陷等事故也屡见不鲜。为此，《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》文件中明确指出开展城市地下管线普查及地下空间资源调查与评估，编制城市地下管线综合规划，统筹地下各类设施、管线布局，推动综合管廊的建设。

3、集中规范管理，提升运维可靠性

管线是城市的生命线，其受损直接影响到居民的日常生活。目前，由于监管力度不足，政府对于老城区、老旧小区的地下管网数据掌握不完备;加之相关数据分散在城建、城市规划、水利等多个部门，很难形成有效统一的数据库。综合管廊建设后为各类管线提供统一的监控、维护平台，通过内设的现代化、智能化监控设备及规范化的管理流程，提升后期运维可靠性[2]。

二、BIM 技术在综合管廊中的应用现状

（一）设计阶段

1、模型创建

根据管廊施工图纸采用 BIM技术创建预制廊体、现浇结构及附属设施的三维模型，在此基础上整合不同专业管线的施工图纸，创建各类管线模型。整个过程既是二维图纸的立体呈现，也是对二维图纸的查漏补缺，可根据反馈信息完善设计。

2、碰撞检查

碰撞检查是利用 BIM模型的直观可视化，对管廊内部各专业管线间碰撞和管廊与已建地下空间、轨道交通的碰撞进行检查。根据碰撞检查报告，可提前调整优化管线布局方案，保证管线布局的合理性及廊体与周边环境的协调性[3]。

3、优化设计

借助 VR 技术漫游检查管廊各分段空间是否满足规范要求，设计及施工人员也可在漫游过程中对各管线的位置及复杂节点的深化设计提出建议，实时进行优化。

4、工程量提取

综合管廊模型的建立完成后，可利用 BIM软件自动生成并提取各分项工程工程量，为项目施工准备、材料采购及各类指标控制提供数据支撑，且相应工程量数据会随着模型优化进行联动调整。

（二）施工阶段

1、安全技术交底

施工前，技术人员通过 BIM协同平台移动端打开轻量化模型，向施工人员展示管廊复杂部位三维模型，进行复杂节点的可视化交底，保证工程准确实施[4]。

2、预制构件生产

预制管件是装配式管廊的主体，在工厂完成标准化制作后运输到现场进行吊装、拼接。借助 BIM技术可实现对预制构件的跟踪管理，管理者可随时监控预制构件的生产进度，及时发现可能影响工期的因素，采取相应措施进行调整。

3、管廊现场施工

在施工过程中，将 BIM数据模型与 GIS 技术相结合，辅助预制管段吊装定位，保证管廊廊体安装的精确度。同时，运用 BIM技术可模拟项目施工全过程，估算各阶段资源需求量，检查施工过程中容易影响工期的因素，及时调整施工组织计划，保证施工进度，避免工期延误。

（三）竣工阶段

根据实际施工优化后的 BIM模型，汇总各专业设计施工图、施工过程数据等资料，形成竣工阶段 BIM数据模型，提交给管廊运维单位，为后续管廊应用及管理提供数据支持。

三、BIM 技术在综合管廊全寿命周期的应用探索

综合管廊是重要的基础设施，是城市的生命线，与建设相比，后期运维持续时间长、成本消耗大、涉及部门多，且具有隐蔽性、复杂性、连锁性等特点，给运维带来了很大的难度，因此需要可靠的运维管理系统为综合管廊的安全运行提供保障。将BIM技术与物联网、大数据相结合，为综合管廊的运营提供一个集成化信息管理平台，提升运维质量及效率，将是推动管廊发展的重要方向。

城市综合管廊运营集成管理平台应包括以下几个模块：基本信息、安全监测、检查检测、养护维修及办公系统。

基本信息是管廊运营维护的基础数据，为确保系统各类数据的完整性、一致性和共享性，管理平台应首先编制设备字典，对廊体及各类管线进行统一编码，并结合GIS技术在BIM三维可视化模型中进行标记，同时汇总常见病害类型。

健康监测将物联网与 BIM技术相融合，对管廊内部环境、各管线设备运行情况进行监控，其核心是建立监控应急中心，一方面接收终端传感器的各项数据，另一方面对数据进行处理并发出下部指令。如湿度超过阈值则自动开启除湿机;管线设备运行异常，数据超过阈值，则将该部位预警信息及相应的视频截图同步发送给管廊运营管理部门及管线主管部门负责人，以便及时得到妥善处理[5]。

检查检测是由各类管线主管部门进行，包括经常检查、定期检查及异常天气或其他突发情况后的特殊检查，检查数据与健康监测数据进行对比分析，两者相辅相成，共同为养护决策提供依据。

养护维修是根据健康监测及检查检测结果，进行的不同程度的维护。包括日常小修保养、专项的大修以及突发情况下的应急抢修。该模块主要汇总、保存各类维修方案及过程记录，并将维修信息链接至 BIM模型中，为综合管廊的可持续发展积累数据。办公系统即 OA 系统，由综合管廊运营单位主导，制定统一的运营管理规章制度，完成文件传阅、各项目流程审批以及各管线部门应急联动等，同时还可对综合管廊的运维成本进行管理。该系统可供管廊运维单位及各管线主管部门共同使用，根据需求赋予各单位相应的权限，实现数据共享、协同办公的同时，也要兼顾数据的安全性。

四、结语：

目前，BIM 技术的运用有效地推动了城市综合管廊的智能化建设，但在全寿命周期的研究还处于探索阶段，尤其在管廊运营维护方面。建立集成信息管理平台，有利于各专业部门的信息共享及协同合作，有助于综合管廊的运营管理及长期维护，对城市综合管廊的可持续发展具有重要意义。

参考文献：

[1]陈萌.BIM和GIS技术在地下综合管廊中的综合应用[J].山西建筑，2017，43（19）：251-252.

[2]徐淦开.BIM技术在地下综合管廊全生命周期的应用探究[J].科技与创新，2017（22）：147-148.

[3]郑思龙.基于BIM的城市综合管廊工程协同设计应用研究[D].西安理工大学，2017.

[4]殷宪飞.BIM技术在城市综合管廊运营维护阶段的应用研究[D].哈尔滨工业大学，2017.

[5]白庶，蔡梦娜，钟雪，曾驰，苏畅，谢新甜. BIM技术在城市地下综合管廊中的应用价值分析[J].工程管理学报，2018，32（02）：74-78.