BIM技术在地下管廊工程建设中的应用

杜云鹏

（作者单位：中建八局轨道交通建设有限公司）

随着我国城市化进程的快速推进，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理的方针，拓展城市地下空间也成为了城市化建设的主流，基础设施立体化也成为了现代化城市发展的必由之路，地下综合管廊工程项目建设应运而生。

国务院高度重视推进城市地下综合管廊建设，老城区地下管线错综繁杂，交通规划不够完善，盾构法管廊因其施工工艺特点，较好地规避了管线改迁、交通导改的困难。但因老城区施工场地狭小，场地布置在保证合理的情况下高度集中设置各项设施，同时管廊排风、管线入廊等需求，管廊线路上需设置若干个节点井，盾构施工过程中，快速、高效、经济地完成穿越节点井任务，也将大大提高施工整体效率、降低施工成本。BIM技术在地下管廊工程建设中的应用，对于工程施工过程中的场地布置、技术交底、方案优化等方面起到重要作用。由于地下管廊建设一般位于城区，具有地层环境复杂、地上建筑繁多的特点。采用BIM技术在工程施工前，能够通过三维模拟的方式判断施工方案是否合理，有效避免了返工问题，推动地下综合管廊工程建设走向智能化、科学化、专业化。本文以S市某地下综合管廊工程为例，详细介绍采用BIM技术对场地布置、技术交底、盾构过节点井方案优化等方面的应用。

一、工程概况

S市某城市地下综合管廊工程单线长12.6公里，采用盾构法施工，管廊结构为单洞单圆形式，结构内径5400mm，壁厚300mm。全线共7个盾构井，22个井，6个盾构区间，双线盾构过节点井共44次，节点井之间间距约400m。本工程具有施工场地小，节点井数量多、盾构接收、始发频次高的特点。

二、规划设计场地布置

根据设计图纸运用BIM技术对盾构始发井及节点井的施工现场进行重新划分布置，并对各部分功能进行标注，并通过建立的模型分析研究现场施工设施布置的合理性，并不断优化和改进，使场地利用率达到最大化，引导现场实际临建施工。同时通过该技术的应用可有效降低场地建设的成本支出，避免因场地布置不合理对现场施工进度造成影响。

图1 盾构始发井场地布置图

三、三维可视化交底

随着建设工程的标准不断提高，传统的二维技术交底越来越难以满足现阶段的施工需求，尤其是采用盾构法建设地下综合管廊工程，对施工的工艺、标准及精度提出了更高的要求。在本项目中我们采用了BIM三维可视化交底，由于部分技术交底复杂难以用口头叙述和二维平面的形式向工人阐述该部分工程的技术控制要点、难点。BIM技术不仅能直观地看到三维模型还能精确地计算出复杂部分工程量，为成本控制、进度控制、质量控制提供可靠依据。

四、盾构过节点井型钢管片施工优化

1. BIM建模

本工程由于采用“先井后盾”的施工方法，故在盾构过节点井时采用空推方式过节点井，掘进施工完成后，需将节点井处空推段管片拆除，因节点井主体结构已封顶，管片拆除不能采用传统的吊车配合拆除，只能通过隧道内拆除节点井内混凝土管片，故本工程在盾构空推过程中，在空推段夹设一环型钢管片，在进行节点井空推段处管片拆除作业时，先将型钢管片进行切割并拆除，然后再对其他混凝土管片进行拆除，减小拆除对混凝土管片的破坏，提高过站混凝土管片重复利用率，节约成本。

通过BIM技术对该施工工艺进行建模，并通过模型研究型钢管片及相邻混凝土管片的拆卸步骤，最大程度上优化施工步骤，减小管片拆除破损、提高节点井内混凝土管片拆除效率。

图2 应用BIM技术对盾构过节点井型钢管片施工优化

2. 方案优化

根据BIM模型过程中对施工工艺及施工工序的优化修改，最终形成盾构高效过节点井施工方法。

（1）盾构到达节点井前，盾构姿态测量复核，结合洞门钢环实际位置，调整盾构机姿态，确保盾构机按照设计线路进入节点井内；

（2）盾构到达前，在节点井内安装过节点井钢导台（兼做接收架），并在洞门钢环底部与过导台之间焊接导向轨；

（3）使用盾构机的管片安装模式拼装管片将盾构机往前移动，在节点井内拼装一环钢管片；

（4）在节点井内管片脱离盾壳后，管片周围无约束，在推力作用下易变形，为此将在每环管片上用一道钢丝绳将管片和过站钢结构导台箍紧，同时用木楔子进行支撑加固；

（5）在节点井内检修设备及损坏部件更换；

（6）安装洞门密封及洞门破除，在节点井内进行二次盾构始发；

（7）盾构掘进100m 时停机，拆除节点井内管片。首先用氧气乙炔切割节点井内钢管片，再拆除混凝土管片，顺序由上至下交替拆除，保留底部管片；

（8）拆除节点井内水平运输电机车轨道，再拆除底部管片及钢导台，清理节点井；

（9）在节点井内安装型钢马镫，铺设电机车轨道，恢复盾构掘进。

五、结语

S市城市地下综合管廊工程应用BIM技术使施工场地达到最大利用率，同时也解决了盾构连续过节点井可能造成的施工缓慢的问题。保证了项目的质量、成本和工期，避免了变更的产生而影响整体项目的工期，而且BIM技术的特性减少不必要的重复工作，做到了通过三维模拟的方式解决管廊工程建设中因设计、方案、施工等方面的失误所造成的返工问题，推动了智能化地下综合管廊工程建设的发展。