BIM视野下城市地下综合管廊现代化施工管理应用体系研究

2020-04-01梁承龙彭来

西部交通科技 2020年9期

梁承龙彭来

摘要：文章以某地下综合管廊项目为背景，应用BIM技术，融入智能制造与智慧管理，探索基于BIM的现代化施工管理体系，并采用智能制造解决方案，实现精细化装配安装、临建设施的参数设计以及鋼筋料单无缝传递数控机床加工;采用智慧管理解决方案，实现BIM模型的优化与精准，深化项目施工与设计的协同，利用无人机摄影技术实现全真场地分析与土方的计算，为精细化施工管理提供有效手段。

关键词：BIM技术;地下综合管廊;智能制造;智慧管理

0 引言

作为有效解决城市基础设施建设矛盾的新模式，城市地下综合管廊的建设得到各地政府的普遍关注。它集电力、电信、燃气、供热、给排水等各种管线于一身，与人们的日常生活息息相关，为城市居民安居乐业提供坚实保障，是城市健康运行的重要基础设施，也是促进城市地下空间综合利用开发的重要举措，被誉为城市“生命线”[1-3]。但综合管廊管线密集繁乱，施工工艺复杂，特别在一些老城区，施工场地狭小，阻碍交通，在一定程度上阻碍了综合管廊的建设，不利于城市改造与升级[4-5]。

随着科技的进步和社会发展，在推动智慧城市建设和交通强国的道路上，以BIM（Building Information Modeling）技术作为信息化手段，不断应用到市政项目中，通过计算机实现项目的虚拟建造，丰富完整的数据信息传递到各个参建方，避免信息的缺失和遗漏，结合三维可视化技术进行各种性能的模拟与应用，有效地指导施工，提高生产效率，从而实现项目信息化、智能化、效益化[6]。

本文探讨BIM视野下城市综合管廊现代化施工管理应用体系，融入智能制造与智慧管理，以实际项目为案例，应用BIM技术，实现高效、新型的现代化施工管理体系，有效推动智慧管廊建设，为加快建设智慧城市的进程提供解决方案，进一步提升城市品质，为建设智慧、绿色、生态的舒适区提供技术支持。

1 项目概况

本工程为某市新区的地下综合管廊工程，沿道路的南侧绿化带设计，总长6.8 km。工程范围内，该地下综合管廊穿越湖泊102 m，与旁边立交桥部位衔接，主体结构为现浇钢筋混凝土结构，分两次浇筑，双仓管廊标准断面净空尺寸为4 m×3.1 m管道仓、2.5 m×3.15 m电力仓，如图1、图2所示。

本工程由中国中铁四局集团有限公司承建，是中铁四局在广西的重点性工程项目。

2 工程难点与实施基础

2.1 工程难点

该项目除体量巨大外，还存在以下难点：

（1）项目地质复杂，还需要穿越102 m的湖泊;

（2）项目与沿线多个项目存在立体交叉位置，关系复杂;

（3）项目管廊出仓管线与道路管线关系复杂;

（4）项目工期紧张。

2.2 实施基础

为建立建筑信息化人才培养体系，公司积极与高校院所开展合作，发挥广西交通职教集团资源优势，与广西交通职业技术学院BIM中心建立产学研联盟，其后者参与编写了《南宁市市政工程BIM实施指南》并为城市地下管廊工程BIM应用提供了系统的实施纲领。

3 组织架构与技术体系

3.1 组织架构

基于BIM技术施工管理工作需要组建工作小组，落实职责分工，制定BIM应用目标，编制实施计划，并安排协调专员，协调现场施工和虚拟建造，BIM项目经理、BIM工程师、BIM建模员以及现场协调专员共同组建BIM项目团队，其工作小组职责分工如表1所示。

3.2 现代化施工管理体系

本工程应用BIM技术，融入智能制造与智慧管理，探索新型现代化施工管理体系，具体如图3所示。

4 基于BIM技术现代化施工管理应用体系的建设4.1 智能制造解决方案

4.1.1 Rebro机电预制加工

用Rebro软件进行管廊内机电专业建模，快速管综优化设计，如图4所示，然后根据管道连接方式设置螺口长度，最终生成含螺纹段长度的管道下料单，并做编号处理，最后严格按照料单尺寸进行工厂预制加工备料，现场实现精细化装配安装。

4.1.2 构件库参数化设计

为降低措施项目成本、提高施工效率，公司研制了“咬合式混凝土围挡基础”专利，如图5所示，并将专利构件模型通过Revit二次开发集成到参数化族库套包，同时族库套包与当地价格信息相关联，最终实现临建设施参数化设计、装配化施工、智能化组价。

4.1.3 钢筋智能数控制造

为实现全专业智能制造的目标，团队积极探索钢筋工程智能制造技术路线，在项目部建成了钢筋数控加工厂，研究基于Tekla平台的钢筋数控加工技术。目前已实现管廊标准段结构钢筋精准套料，料单无缝传递数控机床加工的阶段性成果，向实现全流程钢筋智能加工的目标迈出重要一步。如图6所示。

4.2 智慧管理解决方案

4.2.1 精细化建模

针对线型基础设施项目“异形结构多”“数据体量大”等特点，本项目采用Bentley系列软件作为智慧管理模块的软件实施体系。Bentley的Microstation具有较好的形体建模能力，能够很好地处理管廊底板因不同地形坡度间连接产生的标高错位的情况，使得BIM模型更加精准，更加精细。

4.2.2 协同管理平台

使用PW协同管理平台进行项目施工与设计的协同沟通，施工现场可在ipad端模型上，对设计缺陷进行云线标记注释，并一键发布至设计单位，抛弃了索引复杂的碰撞报告形式，提高了变更确认效率。

4.2.3 全真场地分析与土方计算

采用Smart3d進行无人机影像处理，生成地形实景三维模型，再利用地形BIM模型分析永久性农田影响情况、边坡处理情况、施工临建布置情况等，实现全真场地分析，助力精细化施工管理。

运用无人机倾斜摄影技术结合曲面叠加计算体积的方法，快速开展管沟内土石方的挖运分析与运算;将施工场地填挖前后地貌POS信息照片导入Smart 3D软件中将其处理为三维点云数据，将点云数据导入Civil 3D软件中，得出相应的挖方量、填方量和净挖方量，为工程预结算提供可靠的依据。

4.3 基础应用实施

本项目以BIM软件-Revit软件作为核心建模软件，项目组广泛挖掘BIM应用价值，提高BIM模型的复用性，采用LOD400作为建模深度并服务于施工管理，有计划地实施了一系列BIM技术应用，具体包括：预留预埋深化设计、液压模车施工工艺模拟安装过程应急逃生模拟、模板支撑体系720全景交底、专利构件AR技术交底、VR安全体验馆等。

5 结语

本项目通过BIM技术应用，融入智能制造与智慧管理，探索创建基于BIM的现代化施工管理体系，其具体应用评价如下：

（1）采用智能制造解决方案，实现精细化装配安装、临建设施的参数设计以及钢筋料单无缝传递数控机床加工。

（2）采用智慧管理解决方案，实现BIM模型的优化与精准，深化项目施工与设计的协同，利用无人机摄影技术实现全真场地分析与土方的计算，为精细化施工管理提供有效手段。

（3）BIM的精细化模型、三维可视化技术以及模拟优化等特性有效地指导施工，提升施工质量。

（4）本项目基于校企合作，不仅为公司实现现代化施工管理体系奠定基础，也成功探索了一套产学研人才培养的解决方案，为后期深入校企合作提供项目经验。

通过本项目的实施与BIM技术应用，融合智能制造与智慧管理，不仅提升地下综合管廊施工品质，实现项目的信息化、智能化、效益化，为实现现代化施工管理奠定基础，而且有力保障了城市健康运行。与此同时基于校企合作的模式也成功打造了一套产学研人才培养的解决方案，具有良好的应用前景和推广价值。

参考文献：

[1]张明明.浅谈BIM技术在地下综合管廊施工中的运用[J].建材与装饰，2019（27）：28-29.

[2]刘彬，陈小亮.基于BIM技术的城市地下综合管廊施工仿真技术应用[J].四川水泥，2019（4）：249.

[3]黄文欢，刘慧，刘厚全.基于Bentley的BIM技术在综合管廊工程的应用[J].西安工程大学学报，2020，34（1）：85-90.

[4]杜云鹏.BIM技术在地下管廊工程建设中的应用[J].中华建设，2019（12）：112-113.