BIM技术在地下综合管廊施工过程中的应用

吴晓鹏 陈 明 张海滔

（1.广州建筑股份有限公司，广东 广州 510030；2.广州一建建设集团有限公司，广东 广州 510060）

0 引言

随着我国建筑行业的蓬勃发展，越来越多的城市综合体建设采用地下综合管廊[1]。地下综合管廊最大的特点就是可以允许管理人员进入并进行维修保养，从而有效地减少市政维保队伍反复开挖路面，避免造成路面堵塞，大大提高工作人员检修管线的效率[2]。同时地下综合管廊将各种类型的地下管线集于一体，按不同类型分别进行摆放，有效改善了各种地下管线杂乱碰撞的局面[3]，提高了城市的现代化水平。

地下综合管廊中各种管线密集，施工体量大而且周期长，结构节点种类多，对施工水平的要求非常高，很大程度上增大了施工难度[4]。为了解决地下管廊施工效率低的问题[5]和降低施工中产生的误差，可以在地下管廊施工过程中运用BIM技术[6]，建立综合管廊BIM模型用于综合管廊全生命周期的管理，可及时发现和解决施工过程中存在的问题，实现项目智能化管理[7]。

1 工程概况

某地下综合管廊工程位于某科技工业园的大型企业园内，其中建设内容包括：1号路（长2945.911m）、2号路（长2544.817m）、3 号路（长1929.662m）、场外施工便道（长1977m，宽6m），地下综合管廊全长约10公里，标准段管廊体宽12.7m，高4.6m。地下综合管廊设计为三舱段、四舱段、盾构段，均布置在道路东侧绿化带和人行道下，入廊管线分别有通信、天然气、电力、给排水管线。综合管廊包括出线舱、吊装口、逃生口、通风口、控制中心建设，出线舱开挖深度达12m，叠交于综合管廊下方，其中设计使用年限50年，安全设计等级一级，防水等级为一级。

2 综合管廊施工过程中的重难点

由于工程复杂，参与单位较多，施工中遇到的重难点问题主要有四大类：技术问题、现场协调问题、信息沟通问题和模型负责问题，具体如下：

（1）管道涉及类型多，该综合管廊包含了电信、天然气、电力、给排水等管道，各管道桥架施工过程中可能产生碰撞等问题。

（2）项目工期紧，涉及专业多，对材料堆放场地要求较高。

（3）项目参与单位多，协同需求量大，可能存在信息缺少和滞后等问题。

（4）项目建模难度大。项目建模包括出线舱、吊装口、逃生口、通风口、控制中心建设，施工形式包含盾构、明挖、顶管等，附属结构有40多种出入口、出风口、投料口等，连接井也多达10多种。

总之，该项目施工重难点多，时间紧，任务重。针对这些问题，分别从BIM模型协同化、模型深化设计、管道碰撞检查、技术交底、物资提取与材料管理、进度动态管控等六方面进行探究，对工程项目进行智能化管理。

3 BIM技术在不同施工阶段的应用

3.1 BIM技术简介

BIM通常称作建筑信息模型，它利用三维数字模拟技术建立三维模型将项目结构的尺寸、定位、材料材质、规格型号等参数信息进行展示[8]。在项目建设中，通过运用BIM技术，建立综合管廊、附属结构内的所有建筑、设备、材料的模型，可以查看项目全过程的模型数据，并根据现场实施进度进行修改调整，在项目建设过程中发挥重要的作用。

3.2 BIM模型建立与模型协同化

地下综合管廊信息模型主要采取Revit软件进行精确建模，模型主要包括地下管廊主体结构，如梁、板、墙等结构模型；电信、天然气、电力、给排水管线等各个分支口管线布置；管线支架以及顶管段、明挖段、盾构段等全专业管廊模型，如图1所示为综合管廊建筑信息模型。

图1 综合管廊建筑信息模型

在地下管廊施工过程中，由于涉及专业较多，设计师和现场工程师缺乏沟通，可能会产生碰撞、缺少、遗漏等问题，采取BIM技术建立协同化平台，可以让不同专业的设计师在同一平台进行模型设计。现场工程师根据协同化模型反馈设计未发现的问题，能及时发现图纸中存在的问题，起到“治未病”的作用。同时有利于各方进行工作交底，辅助图纸会审，加强施工方进行进度控制、管理控制、质量控制，提高了管理人员对图纸查漏补缺审查能力。

3.3 模型深化设计

建模分段既要考虑管廊本身坡度、转角等物理因素，也要考虑现场施工组织、实际进度和施工缝预留等。在10km的管廊中，有三舱段、四舱段、盾构段。根据设计要求，项目管廊的洞口、预埋件、吊点等需要提前预留，通常在施工的过程中才能发现洞口的大小、位置和预埋件的尺寸、埋设位置是否准确，容易造成预留不当，产生打凿返修等情况。此外，通信、天然气、电力、给排水管线四个舱口分别有大量管线需要排版，采取BIM技术对管廊内设施进行优化设计，赋予各个构件材料、规格、尺寸等属性信息，生成各个节点大样图，再根据实际施工需求将预埋件、洞口、桥架等按顺序进行排版，使其满足现场施工要求，减少施工过程顺序混乱等问题。利用BIM进行深化设计作为项目实施管理的技术手段，通过参数化模型可进行重要管线空洞预留，将有效提高施工效率，降低施工成本。

3.4 管道碰撞检查

地下综合管廊的走廊里，有着各种类型的管线，施工形式包含明挖、盾构、顶管等，不仅存在辅助设施或者桥架与管线之间碰撞冲突的情况，还有预留净空满足不了设计要求等问题。项目采用BIM技术提前对模型进行碰撞检查，将碰撞位置节点进行标记，共发现500多处碰撞点，根据检查结果对碰撞的节点进行调整，将管廊内管线、桥架、吊架等重新进行合理排布，使其满足净空设计要求，经设计方同意进行初步优化设计，最终与设计方协调完善图纸，提前解决各管网节点隐藏冲突等问题，减少了因变更产生的费用投资，有效避免施工后产生的返工等问题，很大程度上节约了施工成本，保障了施工工期。

3.5 技术交底

在常规技术交底过程中，难以将施工复杂节点和工艺完全呈现出来，采取BIM技术对复杂施工工艺或者节点建立三维可视化模型，使管理人员更加透彻地理解施工内容。该项目采取Ⅳ型拉森钢板桩，通过将钢板桩模型进行三维演示，能够更直观的显示钢板桩大小尺寸和联锁形式，再结合技术方案对项目施工班组进行可视化技术交底，有效检验了方案的可行性，使班组能够更透彻地理解项目施工内容，提高项目管理人员技术水平，确保了工程质量。

3.6 物资提取与材料管理

BIM模型也是一个包含工程信息的数据库，可以真实地提供管理需要的工程量信息。可以根据施工现场需求按流水段、构件等方式快速提取工程量，并输出施工常用物资需用计划表，为物资采购、限额领料提供准确数据，辅助工程造价管理与现场施工。根据优化后模型统计提资需求量，避免由于材料短缺而影响结构施工与下单过多造成材料浪费等一系列的问题，为限额料提供可靠数据支撑。

3.7 进度动态管控

在该项目的施工过程中，基于BIM技术管理平台对项目的进度计划与实际项目进展进行实时比较，辅助判断项目进度是否符合预期并作相应调整。通过这种直观的表现方式，项目管理人员可及时找出进度偏差，查找原因并作出相应进度调整，很好地实现了项目的进度控制。

4 结束语

综上所述，该工程将BIM技术分别在BIM模型协同化、模型深化设计、管道碰撞检查、技术交底等四个方面进行了运用，建立了模型协同化平台，加强了各方的协同交流，有效减少了结构和管线设计错漏等问题；解决了管廊支架、管线、其他设施碰撞冲突和预埋件布置、洞口布置、净空检查等问题；提高了施工速度，显著减少了现场材料二次搬运等问题，节省了人力、物力等资源，缩短了工期；提高了地下管廊施工质量，有效提高了运维阶段管理效率；完善了城市地下综合管廊施工管理工作，提高了服务水平。综合管廊施工过程中，运用BIM技术达到了精细化、模拟化、智慧化的设计、施工与运维管理。