BIM技术在市政综合管廊建设运营中的应用探究

摘 要：随着城市化进程的加速推进，市政基础设施建设成为一项重要的内容。市政综合管廊作为一种集污水管道、电力线缆、通信线路等各类基础设施管线于一体的地下工程，能够最大限度地减少地表空间利用，提高城市基础设施的利用效率，具有重要的意义。在市政综合管廊建设中，BIM技术能够提供全方位的数据支持，为设计、施工和运营管理各个环节带来便利。本文将围绕BIM技术在市政综合管廊建设运营中的应用展开探讨。

关键词：BIM技术；市政；综合管廊；运营；应用文章编号：2095-4085（2024）06-0097-03

0 引言

市政综合管廊是一种集各种市政基础设施管线于一体的地下建筑工程，其建设和运营需要高度协调和精确的数据管理。BIM技术作为一种智能化建模和管理工具，为市政综合管廊的建设和运营提供了强大的支持。

1 BIM技术概述

BIM技术是一种基于三维模型的智能化建模和管理技术，通过数字化建模和信息集成，实现对建筑项目各环节的数据管理和协作。在建设项目施工中应用BIM技术，可以提高工程建设的可视化程度，提升相关管理水平，并能够为后续项目积累宝贵的施工数据［1］。

2 BIM技术在市政综合管廊施工中的应用优势

2.1 通过查漏补缺降低施工管理风险

市政综合管廊施工中，存在许多复杂的管线网络需要协调管理。传统的施工方式往往依靠手工绘制、二维图纸等方法进行设计和施工，容易发生遗漏或者错误。而BIM技术通过三维建模的方式，能够将不同工种的管线在同一场景中进行模拟，全面呈现施工情况，帮助发现和解决问题。通过BIM技术，施工方能够在施工前及时调整设计方案，提前解决潜在问题，从而降低施工管理风险，提高项目的质量与安全。

2.2 动态管控施工

市政综合管廊施工涉及多个工种和多个施工流程，需要进行施工进度的动态管控。传统的施工管理方法往往只能通过手工记录和沟通来了解施工进度，信息不及时且容易出现偏差。而BIM技术能够实时监测施工进度，对施工过程进行模拟和预测，通过多维度的数据展示，帮助管理者更好地了解施工现场情况，并进行有效的决策。这样可以大大提高施工的管理效率，减少人为错误，确保工期的控制［2］。

2.3 指导预制件加工

市政综合管廊施工中，往往需要预制一些特定的构件，并进行加工和安装。传统的施工方式往往需要依靠二维图纸指导加工，容易出现误差和浪费。而BIM技术能够通过三维建模，生成准确的预制构件模型，指导加工工艺和操作。通过BIM技术，预制构件的加工与施工可以更精准地进行，避免了加工误差和材料浪费，提高了加工质量和施工效率。

3 BIM技术在综合管廊项目施工图深化阶段的应用

3.1 优化管廊内部空间布局

在综合管廊项目施工图深化阶段，BIM技术可以帮助优化管廊内部空间布局，提高施工效率和安全性。具体应用包括：（1）管线冲突分析：通过BIM模型，对管线进行三维建模，对各个管线进行冲突检测和分析，及时发现并解决管线之间的冲突问题。可以减少现场施工过程中的改动和修复，提高施工效率。（2）设备布置优化：通过BIM模型，对综合管廊内的各种设备进行模拟布置和定位，实现合理布局和最优位置选择［3］。可以避免设备之间的干扰和冲突，提高设备的工作效率。（3）空间利用优化：通过BIM模型，对综合管廊的空间进行划分和优化利用，通过动态模拟和仿真分析，确定各个功能区域的最佳位置和比例。可以提高整体空间利用率，满足各种功能需求。

3.2 虚拟仿真漫游

BIM技术还可以在综合管廊项目施工图深化阶段进行虚拟仿真漫游，以实现全面的可视化呈现，提高施工管理和决策效果。具体应用包括：（1）施工路径规划：通过BIM模型中的施工路径分析功能，可以模拟和计算出施工路径，确定最佳施工顺序。可以帮助施工人员在不同施工阶段选择最佳的移动路径，减少不必要的移动和重复施工，提高施工效率。（2）安全风险检测：通过BIM模型，结合风险仿真技术，可以模拟和分析施工过程中的各种风险，包括高处作业、坍塌等。可以提前发现并预防施工中的潜在安全风险，从而保障施工人员的安全。（3）现场协调与决策支持：将BIM模型投射到虚拟现实设备中，如VR眼镜、投影等，可以实现虚拟现实漫游［4］。施工管理人员可以在虚拟现实环境中实时观察施工现场，并进行现场协调和决策支持。可以帮助管理人员更好地理解施工情况，做出准确的判断和决策。

4 BIM技术在综合管廊项目施工准备阶段的应用

4.1 优化施工场地布置

BIM技术作为一种创新的数字建模和管理工具，可以为工程施工提供更多的可视化和优化选择。针对传统的施工场地平面布置图转换为三维模型的需求。通过BIM模型，可以将传统的施工场地平面布置图转化为真实尺寸的三维模型，将各类施工材料和施工设备按照实际尺寸进行布置。可以在三维空间内进行材料和设备的优化布局，避免冲突和障碍，提高施工效率和安全性。BIM技术可以规划各类施工材料和施工机械进出临时场地的路线，以及临时设施和堆场的布局优化。在模型中可以模拟和计算各个路线的距离、时间和成本，为施工方提供最佳的选择和决策支持。可以减少材料的二次运输和设备的转场频率，节约大量时间和金钱。通过BIM模型，可以实现对各类施工材料和施工机械的信息管理。可以对材料和设备进行分类、标识和追踪，实时获取其位置和状态信息。可以提供材料和设备的使用记录和维护信息，方便施工方进行资源的合理调度和管理。利用BIM模型，可以进行施工过程的模拟和优化分析。可以通过动态模拟和仿真，模拟和评估各种施工工艺和方法对施工效率和安全性的影响。可以预测并解决潜在的问题和冲突，提前做好方案调整和优化，减少施工过程中的变更和修复［5］。

4.2 编制施工组织方案

在合理安排施工中所涉及的人员、材料和机械方面，BIM模型的应用可以为市政综合管廊的施工进度、质量和成本产生直接的影响。在人员方面，通过BIM模型可以精确计算出每个施工阶段需要的施工人员数量和专业，并根据实际情况进行安排和调整。BIM模型可以模拟出施工过程中的人员分工、工作区域等，实现最优化的人员组织方案。同时，BIM模型还可以提供人员培训和安全教育的资料和模拟，并根据不同分工和岗位提供相应的教育和培训方案，提高施工人员的技术水平和安全意识。在材料方面，BIM模型可以根据施工进度计划和施工要求，模拟出不同施工阶段所需的材料种类、数量和要求。可以根据BIM模型提供的信息，及时采购和调配施工材料，避免材料浪费和不必要的运输。同时，BIM模型还可以对材料进行跟踪和追踪，实时了解材料的使用情况和库存情况，方便进行材料的补充和管理［6］。在机械方面，BIM模型可以模拟出施工过程中需要的施工机械种类和数量，并根据实际情况进行安排和调整。可以通过BIM模型提供的信息，优化机械的使用效率和时间安排，减少机械的闲置时间和运输成本。同时，BIM模型还可以对机械进行维护和保养的计划和提醒，延长机械的使用寿命并减少故障率。

4.3 强化施工技术交底

施工图交底是市政综合管廊施工准备阶段的重要环节，对于确保施工工作的顺利进行具有重要意义。传统的施工图交底主要依靠平面图和剖面图等方式进行，但存在信息传递不清晰、理解难度大的问题。随着BIM技术和3D打印技术的发展，将其应用于施工图交底可以更好地解决这些问题。将BIM技术与3D打印技术融合，设计单位可以将设计图纸直接制作成3D模型，使综合管廊中的每一个标准件直接展示在施工人员面前。通过3D模型，施工人员可以直观地了解每一个标准件的对应型号和实际尺寸，甚至每一处焊接点和螺栓孔的位置，实现心中有数。相比于传统的平面图和剖面图，3D模型可以将标准件的形态、尺寸、位置等信息展现得更为直观明了。施工人员在交底过程中可以通过观察3D模型，准确理解设计意图，避免因信息不清晰而导致的错误安装和调整。传统交底往往需要依次解释、说明每一个标准件的位置和用途，耗时耗力，且容易因信息传递不清晰导致误解。而借助3D模型，施工人员只需通过观察模型即可直接了解每一个标准件的具体情况，大大提高了交底的效率。同时，通过3D模型可以避免施工人员因误解或理解不到位而导致的施工效果和质量问题。通过佩戴虚拟现实设备，施工人员可以将3D模型映射到实际综合管廊中，实现真实场景下的观察和交互。这样一来，施工人员可以在虚拟环境中实际操作、调整和验证，提前发现和解决潜在问题，从而更好地准备施工。

5 BIM技术在综合管廊项目施工阶段的应用

5.1 施工质量管理

在市政综合管廊施工初期，由于需要开挖大体量的基坑，这会对周边建筑物的稳定性产生影响。为了确保基坑支护的安全性和稳定性，可以利用BIM系统进行基坑支护设施的数据模拟。例如，可以将拉森钢板桩、地下连续墙等支护设施直接进行数据模拟，同时将基坑周边的地质数据加载到抗滑验算模型中进行综合分析和验算。通过BIM系统，可以对基坑支护进行全方位模拟预测，从而保障基坑施工的安全性。此外，在市政综合管廊施工过程中，会大量使用标准预制件，如管道、隔离墙等。为了保证预制件的质量，可以采用三维激光扫描技术进行全覆盖式的扫描测量。通过三维激光扫描，可以快速且精准地获取预制件的实际尺寸和形态数据，并与设计模型进行比对，确保其实际尺寸与设计模型的误差在合理范围内。这样可以有效减少人为测量误差，提高预制件的质量控制水平。综合运用BIM模型系统和三维激光扫描技术，可以实现全过程的数字化管理和控制。通过BIM模型系统，可以对基坑支护、预制件等关键施工要素进行模拟和预测，为施工过程中的安全控制提供依据。同时，通过三维激光扫描技术，可以实现对预制件的精准测量，确保施工过程中预制件的尺寸和形态与设计模型的一致性。

5.2 施工进度管理

通过应用BIM系统模型，项目管理人员可以对市政综合管廊施工的进度进行精细化管理和控制。首先，可以将项目计划和进度信息导入到BIM模型中，将施工过程分解为各个工序和任务，并为每个工序和任务分配相应的时间和资源。通过模型的可视化展示，项目管理人员可以直观地了解工程进度的状态，及时发现进度落后的工序。其次，可以将预制件的制造和交付计划与BIM模型中的相应位置和时间进行关联。通过与预制件制造商的信息交互，可以及时更新预制件的制造情况，并预先安排好预制件的运输、搬运和安装计划。这样可以避免由于预制件供应不及时而导致的施工停滞和延误。此外，BIM模型还可以用于优化施工进度和资源的安排。通过模拟和分析不同施工方案的影响，并结合实际施工进度的监控，项目管理人员可以做出合理的调整，以确保施工进度符合计划要求。例如，在某个工序出现延误时，可以通过重新安排资源和调整工序顺序来弥补时间差。最后，BIM系统还可以与实际施工数据进行实时对比和更新。通过与现场工程师和施工人员的信息交流，可以及时获取施工进度和质量的数据，将其反馈到BIM模型中进行实时更新。这样可以更准确地了解施工进度的实际情况，及时进行调整和改进。

5.3 施工安全管理

针对综合管廊施工期间可能出现的高强度降雨情况，首先，项目管理人员可以在BIM模型中标注出基坑和集水井的位置，并将水位探测仪的实时监测数据导入模型中。通过模型的可视化展示，管理人员可以直观地了解基坑内的积水情况，及时发现水位上升的趋势。其次，管理人员还可以将集水井内排水泵的运行信息与BIM模型进行关联。这样，可以在模型中显示排水泵的运行状态、排水量等相关信息。通过观察模型中的排水泵数据，管理人员可以了解排水泵的工作效果和排水能力，评估是否需要增加或调整排水设备来应对高强度降雨的挑战。同时，在BIM模型中，可以设置预警机制，当基坑内的水位达到一定高度时，可以自动触发报警，提醒管理人员采取相应的应对措施。这样可以确保管理人员能够及时响应，并做出正确的决策，避免因积水引发的安全事故和工期延误［7］。另外，在模型中还可以进行模拟和分析，以评估不同排水措施对基坑内积水的影响。通过模型的仿真结果，管理人员可以进行优化设计和方案选择，选择最合适的排水措施来应对高强度降雨情况。最后，BIM模型还可以与其他相关系统进行集成，例如天气预报系统。这样，管理人员可以通过模型与天气预报数据进行实时对比和分析，及时预测降雨强度和时间，进一步优化排水预案，提前做好准备。

6 结语

综上所述，BIM技术在市政综合管廊建设运营中具有巨大的潜力和优势。通过BIM技术的应用，能够实现对市政综合管廊建设全生命周期的全方位管理，从而提高建设效率、减少成本、优化运营管理。然而，在推广和应用BIM技术的过程中，仍然存在一些挑战，如管理机制不完善、技术标准不统一等问题。因此，需要进一步加强政策法规的制定和推广，促进行业间的合作与交流，提升相关人员的技术水平，以实现BIM技术在市政综合管廊建设中的最大价值。

参考文献：

［1］李百利.谈市政综合管廊工程施工常见问题及解决措施［J］.智能建筑与智慧城市，2023（8）：21-23.

［2］许杨，林凡懋，陈钦城.市政综合管廊信息化建设的初探［J］.四川水泥，2021（12）：263-264.

［3］何海，王康，李丙林，等.BIM技术在市政综合管廊施工管理中的应用［J］.科技创新与生产力，2021（12）：137-139，142.

［4］陈元明.BIM技术在市政综合管廊施工管理中的应用［J］.江西建材，2021（6）：209，211.

［5］刘雪君，白建国，高将.BIM技术在市政综合管廊中的应用价值分析［J］.江苏建筑，2020（5）：124-126.

［6］苗辰刚.BIM技术在市政综合管廊建设运营中的应用分析［J］.科技创新导报，2017，14（34）：176，178.

［7］王能林，汪小东，张欣，等.BIM技术在市政综合管廊建设运营中的应用探究［J］.建筑施工，2016，38（10）：1486-1488.