BIM技术在综合管廊建设项目全寿命周期管理中的应用

赵盈盈　涂中强

摘要：为了解决综合管廊项目全寿命周期管理中存在的棘手问题，本文将BIM技术引入到综合管廊项目全寿命周期管理中。分别探讨了BIM技术在设计阶段、施工阶段及运维阶段工作中的应用点，经研究发现，BIM技术的应用能够实现协同设计和协同施工，而且BIM技术与GIS、物联网及云平台等技术的集成能够实现运维阶段的智能化管理。

Abstract： In order to solve the thorny problems in the life cycle management of integrated pipe corridor projects， this paper introduces BIM technology into the life cycle management of integrated pipe corridor projects. The application points of BIM technology in the design stage， construction stage and operation and maintenance stage are discussed respectively. It is found that the application of BIM technology can realize collaborative design and collaborative construction， and the integration of BIM technology with GIS， Internet of Things and cloud platform can realize intelligent management in the operation and maintenance stage.

关键词：BIM技术;综合管廊;全寿命周期

Key words： BIM technology;integrated pipe corridor;life cycle

中图分类号：TU990.3;TU17                              文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）35-0135-03

0  引言

综合管廊实际上就是在城市的地下建设的管廊隧道，因为其容纳了给排水、供热、燃气、电力及通信等各种管线，所以被人们视为整个城市的“生命线”。自1832年位于法国巴黎的世界第一条综合管廊问世至今，综合管廊的发展已经经历了近200年，巴黎已经建成总长度约100km的综合管廊，在英国、德国及日本等城市也取得很大的成就。我国于1958年在北京天安门前建成第一条综合管廊，之后很长时间未见有大的起色，然而，近年来，从国家层面高度重视，相关技术规范、指导意见等政策文件陆续颁发，在国家政策的激励下，综合管廊从各试点城市开始向非试点城市推进，呈现出如火如荼的发展态势，据不完全统计，我国在各大城市已建成900km的综合管廊，据有关专家测算，地下综合管廊将建造8000km。由于在我国综合管廊有如此快的推进速度，再加上起步较晚，缺少相关建造和管理经验，所以呈现出了很多的问题，比如缺乏精细化管理、管理过程中信息链断裂以及建造成本和运营成本很高等等，而这些问题亟待通过先进技术来解决，以保证综合管廊在我国的顺利推进，真正的造福人民。

1  綜合管廊建设项目各阶段管理现状

综合管廊的管理过程大致分为三个阶段：设计阶段、施工阶段及运维阶段，下面探讨三个阶段管理中存在问题。

1.1 设计阶段

综合管廊的方案设计应该包括管廊建筑、管廊结构专业及管廊MEP专业，各专业的施工图由不同专业的设计师负责，从各设计院的现状看，除了关键节点部位存在各专业设计人员之间的信息交换和提取，其余基本上都是分工明确，各专业之间是“横向零交流”的状态，缺少设计过程中的专业协同，而是设计结束之后由设计管理者进行专业协同，如此滞后的专业协同势必会发现较多的设计问题，造成设计返工，既费时又费力。

1.2 施工阶段

综合管廊项目的建设同其他项目没有任何区别，包括施工准备、施工阶段及竣工阶段，并且是在多个参建单位的努力下完成的，包括设计方、建设方、施工方、监理方及政府监管方等等。传统的施工阶段管理的特点是各阶段的信息传递基本呈现线性的特点，并且从设计交底到项目竣工，各参建单位之间的沟通和交流基本是通过二维的CAD图纸进行的，很难发现存在的设计问题，这些遗留的设计问题将会在施工阶段出现，只能通过设计变更甚至返工解决问题，既耽误工期又增加了成本。

1.3 运维阶段

综合管廊项目的运维阶段需要由专业的管廊运营公司、入廊单位及政府部门进行协同管理，而且因为管线专业众多，运维管理过程中会产生越来越多的信息数据，这就需要建立运维管理平台，以实现信息数据无损传递和无缝对接。而实际上现阶段综合管廊项目后期的运维管理大多依然是传统的物业管理的方式，甚至管理文件以纸质的形式留存，这给后期资料查询及巡检结果的反馈带来极大的不便。

2  BIM技术在综合管廊项目管理中的应用价值

鉴于上面分析的综合管廊项目各阶段管理中存在的问题，本文引入BIM技术，有关该技术在建筑工程项目中的应用研究很多，许多出色的应用案例中均可以看出BIM技术的应用价值，比如北京的新地标项目“中国尊”以及拥有世界最大单体航站楼的“北京新机场”。而本文要研究的是BIM技术在综合管廊项目管理中的应用价值。

结合BIM技术及综合管廊项目的特点分析，BIM技术在综合管廊项目管理中的应用价值主要体现在以下三个方面：

2.1 使得全寿命周期内的管理数据无损保留

基于BIM的综合管廊三维模型本来就携带着丰富的建筑信息，比如构件的几何尺寸、所用材料及生产厂家等等，后期施工中对模型进行应用的同时，还可以将进度、成本、质量和安全挂接到模型中，项目的各参与方都能利用模型中的大数据进行管廊施工管理，而运维阶段的管理更是会产生大量的管理数据，这些施工数据和管理数据将会无损保留，对长期的运维管理提供直接的参考依据。

2.2 实现各参与方之间的协同管理

传统的项目管理呈现线性特点，导致各参与方为实现自身管理目标而努力搜集所需信息，并且管理过程中又会产生很多额外的信息，这些信息将会保存于单个参与方而不能共享，导致其他的参与方依然需要搜集重复的信息。利用BIM系列软件如Revit建立管廊项目的三维模型，接着建立基于BIM模型的项目管理平台，各参与方均可通过该平台进行自我管理目标的实现，此时的项目管理呈现网状特点，即实现了项目各参与方之间的协同管理。

2.3 使全寿命周期各阶段的管理更加精细化

由于综合管廊项目会涉及建筑、结构及安装等不同专业，基于BIM技术可实现各专业协同设计，使设计工作更高效、更合理，避免影响后续的施工。施工过程中利用参数化信息模型使工程量计算更加高效和准确，进行更好的控制成本，另外，利用BIM技术可以进行施工模拟以及专项施工方案模拟，即可以很好的控制工程进度，又可以很好的控制工程质量。综合管廊项目建成后将会有长期的运维阶段，利用BIM技术可实现可视化的检查维修，再结合无线射频等其他的信息化技术，可形成智能化的管廊监测系统，提高运维管理效率。

3  BIM技术在综合管廊建设项目全寿命周期中应用流程

因为BIM技术的应用是基于三维参数化模型的，最理想的状态是设计院出具的设计成果就包含三维模型，而实际上大部分项目的设计成果仍然是以传统的二维图纸，所以应该设计阶段就引入BIM技术。本文从综合管廊项目前期的规划设计阶段、施工阶段以及运维管理阶段来探讨BIM技术的应用。

3.1 设计阶段BIM技术应用

综合管廊项目的设计一般包括管廊体的建筑设计、结构设计以及机电专业设计，传统的设计模式下，各专业的设计人员负责完成各自的专业设计，之后进行设计集合，此时往往会出现大量的各专业之间的冲突等问题，只能进行设计返工。甚至有的设计问题会带进施工阶段，此时发现的问题要等待设计人员变更设计后再返工，造成极大的时间和成本的浪费。

基于BIM技术的设计模式下，各专业的设计在一个三维模型中同时进行，并且各专业的设计成果可实时同步更新至该中心文件，这样就可以及时发现问题，以便及时调整设计，这种设计方式称为“协同设计”，协同设计的设计流程如图1所示。

3.2 施工阶段BIM技术应用

综合管廊项目施工阶段是整个项目周期内参与方最多的阶段，并且周期较长，传统的参建单位对施工阶段的管理基于CAD图纸，而且彼此之间缺少沟通，存在“信息孤岛”，而且施工过程信息缺少有效的留存途径，造成信息丢失，不利于后期竣工验收甚至运维阶段的管理。

BIM技术可实现协同施工。首先设计单位基于BIM三维模型向项目各参与方进行可视化交底，最终的BIM模型移交施工阶段各参与方应用。BIM模型将设计单位、建设单位、施工单位、建立单位等项目参与方联系在一起，同时提供了彼此之间有效的信息沟通方式，使得施工阶段的管理呈现协同性特点，提高了管理效率，如图2所示，图中所有双向箭头都代表着与BIM综合模型存在数据交换及数据反馈。

3.3 运维阶段BIM技术应用

目前综合管廊的管理主要存在三大问题，首先是管廊信息孤立存在，很难得到管廊和周围环境之间的位置关系，势必给故障的维修带来不便。其次，综合管廊项目工程具有隐蔽性特点，监测系统有效运行对管廊的运行维护非常重要，我们希望一旦管线出现问题，能够第一时间监测到并把信息反馈给管理平台，为管线的检测和维修提供依据，而目前管廊的监测系统并不成熟。最后，长期的运维管理将会产生大量的信息数据，这些数据无法得到有效管理，也就无法传递给维修人员或其他入廊单位。BIM技术的应用将有助于解决这些问题。

3.3.1 BIM+GIS技术

GIS是地理信息系统的简称，利用BIM技术建立管廊的空间信息模型，利用GIS技术建立管廊周围的地理位置信息，两者相结合便可以清楚地看到管廊周围的地理环境，这对综合管廊项目前期規划设计工作带来很大便利，避免不合理的管廊规划带入施工阶段而浪费资源。另外，运维阶段一旦发生管线故障需要抢修时，两者相结合便能看到管线故障位置的周围地理环境，进而快速制定抢修方案，进行检修工作。

3.3.2 BIM+物联网技术

物联网是将红外传感设备或无线射频设备等连接到互联网，目的是为需要监控或交互的区域提供动态信息数据。BIM技术与物联网技术相结合可以实现综合管廊项目运维阶段的智能化管理，利用传感设备对管廊内部进行定位和监控并将监控信息反馈给智能管理平台，这种高效准确的信息反馈对及时发现故障并解决故障提供必要前提依据，无疑会给管廊运维管理带来很大的价值。

3.3.3 BIM+云平台

综合管廊项目运维阶段持续时间长，伴随着长期的运维管理工作，将会产生很大的数据信息，在加上管廊项目建成后本身自带的大量信息，如此庞大的信息需要有效的平台进行管理。云平台就是基于互联网的具有强大计算能力的平台，可以瞬间计算出数以万计的数据信息，并非常擅长不同终端之间的交互联系。综合管廊运维阶段的大量数据就可以同步到云平台，管理人员可以利用电脑终端或者移动终端随时查看云平台上的最新数据信息，无疑也会给管廊运维管理带来很大的价值。

4  总结

我国综合管廊项目正在从试点到普遍推广，这是该领域发展的大趋势，而在设计、施工及运维各个阶段呈现出越来越多的问题阻碍着综合管廊项目的推进。BIM技术的引入实现管廊项目的协同设计和协同施工，证明了该技术在到综合管廊项目管理方面的可行性。然而，从目前的研究来看，BIM技术的应用研究仍不够深入，比如后期的运维管理过程中需要BIM技术与其他信息化技术的集成，BIM技术与其他信息技术的集成应用将会为综合管廊项目的全寿命周期的管理带来更大的价值，这将是值得今后深入研究的方向。

参考文献：

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