BIM技術在某大學校園綜合管廊全過程建設中的應用介紹

李斌

【摘要】通過某高校新建校區(qū)地下綜合管廊設計中BIM技術的應用介紹，對BIM技術在地下綜合管廊設計環(huán)節(jié)，施工環(huán)節(jié)，運維環(huán)節(jié)進行逐一分析，旨在分享BIM技術在高校地下綜合管廊設計中的應用實際經驗。

【關鍵詞】BIM;綜合管廊;高校;運維管理

1、引言

最近幾年綜合管廊在我國迅速發(fā)展，將原本埋設在地下“不可見”的管線變成“直接可見的”?，F(xiàn)狀不清、家底不明將不再是制約地下管線發(fā)展的問題，而且“直接可見”的地下管線大大降低了管線巡檢工作難度、提高了巡檢質量，使管線漏損查找和處理都更方便，更容易發(fā)現(xiàn)管道安全隱患。綜合管廊將管線“分散式”轉變成“集約式”建設和管理，有效、合理的節(jié)約地下空間，直接解決地下管線埋設混亂問題。

傳統(tǒng)的二維平面設計地下空間開發(fā)利用，地下空間（綜合管廊、管線）管理采用簡單的人工方法、借助圖紙、各類卡片來管理龐大的校區(qū)管線資料，致使管線數據不全、精度不高、資料保管分散、更新速度慢，從而在管網建設和維護時出現(xiàn)設計不合理、誤挖、誤傷地下管線的現(xiàn)象時有發(fā)生。這種落后的管理方式已越來越難以滿足經濟建設和社會發(fā)展的需要。

BIM技術即建筑信息模型技術，具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性、參數化性、信息完備性等特點。借助建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網、云計算等技術來進行管廊管理的信息化建設和管廊運營的預警分析、事故處理，已成為地下空間發(fā)展的趨勢。

2、綜合管廊的概況

東南沿海某醫(yī)學院新校區(qū)綜合管廊工程總長2.5km，為單倉管廊。管廊內包括給水、消防、電力、通信等機電管線，設計使用年限50年，鋼筋混凝土結構。針對綜合管廊這種新型的地下管線敷設方案，為加強綜合管廊全生命周期的管理，決定在綜合管廊的建設中應用建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網、云計算等技術。從而讓建設項目的決策、設計、施工、造價控制、進度控制以及運營維護等工作干得更好，顯著提高工作質量、工作效率，降低項目成本、風險。

3、BIM技術在綜合管廊全過程建設中的作用

3.1 BIM技術在綜合管廊全過程建設中應用優(yōu)勢

BIM 技術提供給地下綜合管廊項目參與方一個綜合的信息系統(tǒng)和便捷的交流平臺。利用可視化和可模擬性等特點將工程提前在計算機中模擬建造，將項目全過程中可能出現(xiàn)的問題提前檢查、提前解決，形成一套完整的實施方案。針對特殊部位和復雜節(jié)點可以可視化展現(xiàn)施工方案、施工場地規(guī)劃，有效提高建造效率，為節(jié)約土地資源提供充足的依據。實現(xiàn)分段、分層的施工控制和造價控制，有利于資金的節(jié)約與統(tǒng)籌安排。施工方、監(jiān)理方等參與方可以通過 BIM 模型直觀便捷地看到產品和服務，保證工程建設各方協(xié)調與溝通及時有效。

3.2 BIM技術在綜合管廊全過程建設中應用階段劃分

本工程從規(guī)劃方案、設計、施工、運維管理的全過程應用BIM技術。利用BIM技術信息化、可視化和可模擬性等特點將工程提前在計算機中模擬建設，將各階段檢測的問題消除在計算機模擬階段，形成一套完備的實施方案。

方案階段：根據校區(qū)管線規(guī)劃，確定管綜合管廊規(guī)劃，提出管廊的規(guī)劃推薦斷面及管廊建設的三維控制線。形成初步的經濟性方案分析，為項目的方案階段決策做有利支持。

初步設計：通過深化方案設計，論證設計的技術可行性和經濟合理性，擬定設計原則、設計標準、設計方案和重大技術問題以及基礎形式，協(xié)調綜合管廊和各專業(yè)管線之間的矛盾，合理地確定技術經濟指標。

施工圖設計：通過建模的深化，編制可供施工和安裝的設計文件，解決施工中技術措施、工藝做法、用料等問題，為施工安裝、工程預算、設備和構件的安放、制作等提供完整的模型和圖紙依據。

施工準備：包括技術準備、材料準備、勞動組織準備、施工現(xiàn)場準備以及施工的場外準備等，本階段為工程的施工建立碧虛的技術和物質條件，統(tǒng)籌安排施工力量和施工現(xiàn)場、使工程具備開工和連續(xù)施工的基本條件。

施工實施：本階段是指自現(xiàn)場施工開始至竣工的整個實施過程，其中，項目的成本、進度、質量、安全等管理是施工過程的主要任務，目標是完成合同規(guī)定的全部施工安裝任務，以達到驗收、交付的要求。

運維管理：本階段是管廊全生命周期的重要階段，時間跨度遠大于管廊設計、施工的時間。運營維護階段的BIM應用主要包括運營系統(tǒng)建設，運營維護階段BIM應用主要目的是以設計、施工BIM模型為基礎，結合運營管理資料，進一步完善BIM模型，為運營與管理過程做好數據準備。

3.3 BIM技術在綜合管廊規(guī)劃階段應用

總平面管線設計規(guī)劃階段，通過導入項目總平面圖地理信息及地形圖，基于校區(qū)整體的建筑規(guī)劃信息和管線走向分布，進行管廊選線分析，通過技術方案的必選和數字模型評估，確定本項目主干采用綜合管廊的方式，支線入戶采用管線直埋方式。按照各段管廊內包含的管線數量及類型，建立管廊的斷面模型，確定各段管廊斷面尺寸。擬定的管廊斷面信息可直接作為下一步廊體生成的數據來源。此階段模型主要是考察管廊的總體尺寸是否滿足入廊管線及未來發(fā)展的需求，以及管廊的選址選線，并生成該部分的投資估算信息。

3.4 BIM技術在綜合管廊設計階段應用

綜合管廊BIM設計階段的應用主要包括初步設計階段和施工圖設計階段，設計階段建模是基于規(guī)劃方案模型的進一步深化。

3.4.1初步設計

初步設計建模是基于規(guī)劃方案模型，在入艙管線分析的基礎上，完成綜合管廊標準橫斷面設計，其成果同時作為綜合管廊整體設計的工作基礎。進行綜合管廊整體線路的布置和設計，平面定位和高程滿足固話三維控制線的要求。建立節(jié)點模型，與線路模型整合，以此為基礎布置內部服務管道的占位模型，進行沖突檢測和協(xié)調，優(yōu)化管廊內部空間布置。

在綜合管廊初步設計模型的基礎上，通過將模型導入分析軟件，提供給分析軟件必要的信息數據，以進行諸如結構、通風、逃生、災害等分析模擬，為綜合管廊的優(yōu)化設計提供依據和建議。

3.4.2施工圖設計

在初步設計模型的基礎上，深化廊體模型，達到滿足施工圖設計階段深度的模型，建立綜合管廊配套設施、附屬設施的模型，基于各專業(yè)模型的合并，應用BIM軟件檢查管廊內管道出廊、交叉分支處的碰撞，重點關注各管線系統(tǒng)之間、各管線系統(tǒng)與管廊主體之間的沖突，在工程施工前盡可能減少各類碰撞問題，降低潛在的協(xié)調返工損失。按命名規(guī)則對主體構件統(tǒng)一編號，為后續(xù)運維階段資產管理提供數據準備。

3.4.3工程量統(tǒng)計

按照施工圖設計模型生成工程量統(tǒng)計表，在構件中加入特征信息和相關的描述信息，調整模型滿足統(tǒng)計需要，將模型導入工程數量統(tǒng)計軟件，在BIM軟件中按照建筑構件類別分別統(tǒng)計構件的工程數量，作為工程造價輸入條件。

3.4.4施工深化設計

施工單位進場后，由施工單位復核設計單位提供的施工圖設計階段的模型和技術參數，與選定的設備供技術要求等是否滿足施工圖深化設計的要求，如系統(tǒng)圖布置，關鍵設備及材料的型號規(guī)格、安裝工藝要求等。若設計模型或施工圖存在問題、應向相關單位重新提資。

3.5 BIM技術在綜合管廊施工階段應用

在施工準備階段，運用BIM技術對設計圖紙進行復核。將設計圖紙信息輸入到建筑信息模型中，進行信息整合，將所有數據綜合到擬建地下綜合管廊的三維模型中。一方面，可以方便理解設計方的設計意圖，一目了然，將不便于施工的地方提出來與設計方進行協(xié)調整改，從而降低管線的施工難度和成本。另一方面，將給排水、電氣、暖通等各專業(yè)的數據匯聚到一起，檢查組合的合理性，同時進行碰撞檢查，將可能出現(xiàn)的沖突暴露出來，及時改進“錯、缺、漏、碰”，提高了圖紙復核的效率，并且保證了協(xié)調修改的質量。

3.6 BIM技術在綜合管廊運維管理階段應用

本項目綜合管廊運營管理平臺建立基于GIS+BIM+物聯(lián)網的“管、控、營”一體化的智能管控系統(tǒng)，從數據采集、通信網絡、系統(tǒng)架構、智能聯(lián)動和綜合數據服務等方面的設計，實現(xiàn)一體化的管理平臺，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的恢復效率。

在綜合管廊竣工后通過繼續(xù)完善、施工階段所生成的BIM竣工模型，利用BIM模型優(yōu)越的可視化3D空間展現(xiàn)能力，以GIS+BIM模型為載體，將各種零碎、分散、割裂的信息數據，包括管廊的基本信息、消防、安全保衛(wèi)、能源、設施設備等，進一步引入到管廊的日常運維管理功能中，產生了基于GIS+BIM進行管廊空間與設備運維管理。同時結合物聯(lián)網、互聯(lián)網技術，將BIM的靜態(tài)屬性與互聯(lián)網的動態(tài)屬性相結合，進一步拓展平臺的應用能力。

智慧管廊由監(jiān)控與管理信息平臺、各類管網智能監(jiān)控系統(tǒng)、管網視頻監(jiān)控系統(tǒng)、管網火災監(jiān)控報警系統(tǒng)、管網智能感知系統(tǒng)、管網可視化（GIS+BIM）系統(tǒng)構成。將各類系統(tǒng)業(yè)務和服務功能應用融為一體。通過智慧管廊系統(tǒng)提供管線可視化信息查詢、管線運行及故障應急處理服務。通過智慧管廊信息互聯(lián)平臺，形成智慧管廊為一個統(tǒng)一平臺和服務功能協(xié)同的整體，避免在實際應用中所造成“單一管道管理，多頭決策”、“單通道通信設計”、“通信通道利用率不高，成本大等弊端”。

實現(xiàn)綜合管廊的統(tǒng)一、集中管理，全面提升綜合管廊運營管理水平、規(guī)劃決策水平和應急處置能力，保障綜合管廊運營管理安全、適應城市智慧化建設和社會經濟的發(fā)展，降低管廊運行維護成本、增加管廊整體系統(tǒng)協(xié)調能力，提高綜合管廊應急響應能力，達到最優(yōu)運營。

結語：

通過本校園地下綜合管廊全過程建設中BIM技術的應用，與傳統(tǒng)設計施工技術相比，可以將綜合管廊的設計與施工組織更協(xié)調，在施工準備階段已經通過預演將存在的問題解決。通過設計初期建立的建筑信息化模型，在設計、施工、運維等階段不斷的添加過程信息，形成完備的工程信息庫，提高設計質量、更好的進行施工管理、更好地進行運營管理的目的。實現(xiàn)了工程全生命周期的可視化管理。