BIM技術(shù)在城市地下綜合管廊施工階段的應用研究

戚欣，張小龍，王婉

（吉林建筑大學）

1 引言

城市地下綜合管廊可有效解決“馬路拉鏈”、“空中蜘蛛網(wǎng)”等城市中常見的問題，可以改善城市交通擁堵狀況，美化市容市貌，提高市政能源的供給率。早在1833年法國就建成了世界上第一條地下綜合管廊，距今已有180多年的歷史。其他發(fā)達國家也繼法國之后陸續(xù)開始地下綜合管廊的建設工作，在近一個世紀的發(fā)展過程中，發(fā)達國家的地下綜合管廊的建設水平已經(jīng)相當成熟，同時還建立了相應的法律法規(guī)。我國第一條綜合管廊始建于20世紀50年代，經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，我國的地下綜合管廊建設也取得了一定的成績，與此同時我國也相繼出臺了一些政策來鼓勵地下綜合管廊的發(fā)展，同時提出到2020年，建成一批具有國際先進水平的地下綜合管廊并投入運營，城市建成區(qū)平均路網(wǎng)密度提高到8㎞/㎞2。

地下綜合管廊工程全段狹長，地形及施工現(xiàn)場環(huán)境復雜，入廊管線錯綜復雜，項目參與方眾多，工程時間跨度較長，施工過程控制難度大，容易出現(xiàn)錯漏。BIM技術(shù)和地下綜合管廊的有機結(jié)合可以有效改善和解決這些問題，在施工階段可以有效的對工程進度、成本、質(zhì)量、安全等方面進行管理和控制?；贐IM技術(shù)的地下綜合管廊施工可視化程度高、信息關(guān)聯(lián)度高，相比較傳統(tǒng)的施工管理，優(yōu)勢和特點十分顯著，同時為地下綜合管廊工程的精細化施工提供助力，有助于我國地下綜合管廊的建設水平的提高。

2 BIM技術(shù)在城市地下綜合管廊中的應用現(xiàn)狀

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型。從整個建筑行業(yè)前景分析來看，BIM技術(shù)無疑是建筑業(yè)走向現(xiàn)代化、工業(yè)化的必然選擇。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，地下綜合管廊的建設也在一定程度上代表著城市經(jīng)濟發(fā)展的水平，BIM技術(shù)的應用也隨之延伸到此工程領(lǐng)域中。近年來，國內(nèi)外的一些專家學者針對城市地下綜合管廊的建設進行了BIM技術(shù)的應用研究。

T.Park和T.Kang基于BIM與GIS技術(shù)對綜合管廊路線的初步可行性進行了研究。開發(fā)了一種可以預估工程項目成本的可研系統(tǒng)，以此確定最優(yōu)路線[1]。Szu-Min Kang，Yayu Tseng等對BIM技術(shù)在綜合管廊建設的全生命周期進行了研究。將BIM技術(shù)融入到綜合管廊的設施管理中去，增強了管廊運維管理的可靠性[2]。姜天凌等研究了綜合管廊設計階段BIM技術(shù)的應用。運用BIM技術(shù)進行3D設計，通過碰撞檢測合理布置管線，提高設計效率和質(zhì)量[3]。段中興等提出建立基于STM32嵌入式處理器的城市地下綜合管廊的安全預警系統(tǒng)，實現(xiàn)綜合管廊施工以及運維階段的安全管理[4]。綜上所述，基于BIM技術(shù)的綜合管廊應用研究已經(jīng)取得了一定的成果，但是對于施工階段的進度、成本、質(zhì)量、安全等方面進行控制與管理的應用研究相對較少。

3 BIM技術(shù)在城市地下綜合管廊施工階段的應用

以數(shù)字化信息模型為基礎(chǔ)，建立基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊施工進度、成本、質(zhì)量、安全控制與管理平臺。如圖1所示，基于BIM技術(shù)集成的施工管理平臺主要由三個部分構(gòu)成，一是由設計方提供的原始項目信息以及通過現(xiàn)場施工人員反饋收集的實時信息組成的數(shù)據(jù)層；二是由BIM技術(shù)構(gòu)建的進度、成本、質(zhì)量、安全控制與管理模型的模型層；三是由施工方將模型應用到實際工程中，實現(xiàn)施工進度的模擬與優(yōu)化、施工成本的精細化管理、施工質(zhì)量和安全的跟蹤與監(jiān)控的應用層。管廊施工的進度計劃導入到BIM模型中，并將模型中每個進度結(jié)點的施工工序進行模擬演示，這樣不斷的在虛擬的環(huán)境下對綜合管廊施工工序的演示，有利于在不影響實際施工進度的情況下及時發(fā)現(xiàn)施工過程中可能存在的問題與風險，并找到高效合理的新方案重新應用到施工過程中，這樣的進度優(yōu)化工作，可使綜合管廊實際施工進度更小的偏離計劃進度，以此更好的進行城市地下綜合管廊施工階段進度控制。

在項目施工過程中，現(xiàn)場施工人員將綜合管廊實際的建設情況實時反饋上傳到BIM模型中，以便項目參與各方對項目進度進行實時掌握，以此來對項目下一步的施工進行更深入、細致的調(diào)整，通過項目的實際進度與計劃進度進行對比，以此做出對偏離進度計劃的情況作出預警，以便及時調(diào)整進度計劃，這樣便可大大減小因某項工序未按進度計劃完成而導致的后續(xù)大量工作被耽誤的幾率。將BIM技術(shù)應用到綜合管廊施工進度控制中，即使施工過程中出現(xiàn)了與計劃進度存在偏差的情況，由于現(xiàn)場施工情況實時上傳，信息的高速流通，參與項目各方便可以及時作出反應，將影響降到最低。

基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊施工進度控制平臺，既可以實現(xiàn)綜合管廊施工過程中的每一步工序的虛擬演示，找出問題，并優(yōu)化方案；又可以進行實際施工進度與計劃進度的對比分

3.1 基于BIM技術(shù)的進度控制

通過建立基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊施工進度控制平臺，實現(xiàn)綜合管廊施工過程中的每一步工序都可以進行虛擬仿真、實時跟蹤的交互處理模式下的進度控制。在項目施工前，將綜合析，及時對施工工序進行調(diào)整，以此來更有效的對綜合管廊施工進度進行控制。

圖1 基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊施工管理平臺

3.2 基于BIM技術(shù)的成本管理

通過建立基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊施工成本管理平臺，實現(xiàn)綜合管廊施工過程中精細化的成本管理。在項目施工前，通過建立虛擬施工模型，在不消耗人、材、機的情況下，對整個項目施工進行模擬，在工序模擬過程中發(fā)現(xiàn)存在的問題并及時修正，這樣可大大減少因為設計變更以及返工而造成的經(jīng)濟損失。在實際施工過程中，不可避免的出現(xiàn)設計變更時，利用BIM技術(shù)將變更關(guān)聯(lián)到模型中，同時反映出工程量以及造價的變更，使業(yè)主方更直觀的掌握設計變更對工程造價的影響，及時調(diào)整資本籌集和投入使用計劃。通過搭建BIM信息平臺，施工方可以實時掌握施工進度以及各種動態(tài)資源的數(shù)量，以此來實現(xiàn)人、材、機的高效運轉(zhuǎn)與配合，這樣會大大減少由于材料機械供應不及時或者窩工而造成的成本浪費。

相較于傳統(tǒng)模式下的施工成本管理，基于BIM技術(shù)的成本管理平臺，可將各種人、材、機的用量進行精細化管理，具有計算結(jié)果精確，計算效率高的特點。同時可將實際工程項目消耗成本與計劃成本進行對比，實現(xiàn)成本投入流向可視化，便于業(yè)主方更清楚的知道資金動向，也便于業(yè)主方及時調(diào)整資金投入情況。

基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊施工成本管理平臺，通過降低設計變更以及返工對項目造成的經(jīng)濟損失，實現(xiàn)項目成本投入的動態(tài)管理，以此來更有效的對綜合管廊施工成本進行管理。

3.3 基于BIM技術(shù)的質(zhì)安管理

通過建立基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊施工質(zhì)量、安全管理平臺，實現(xiàn)綜合管廊施工過程中的信息化、可視化的質(zhì)量、安全管理。在施工過程中，利用RFID技術(shù)，通過對綜合管廊各個施工結(jié)點進行全天候360度監(jiān)控，同時實時上傳至BIM模型中，通過可視化模型的質(zhì)量情況與實際綜合管廊質(zhì)量情況進行對比，一旦質(zhì)量達不到設計要求，參與施工各方可迅速做出反應，及時對未達到質(zhì)量要求部分進行修正，以此將工程中質(zhì)量問題對工程項目的影響降到最低。

現(xiàn)場施工人員通過查看基于BIM技術(shù)的質(zhì)安管理平臺指導施工，使得施工過程中安全措施的實施能夠在可視化狀態(tài)下進行，更有效、真實的對一線施工人員進行安全指導。當實際施工過程中出現(xiàn)安全隱患，一線人員可及時將問題上傳至模型中，管理人員實時接收反饋的安全問題，做出及時的處理，使安全問題在萌芽狀態(tài)就已經(jīng)被控制進而被處理掉。通過模型對項目的虛擬演示，對于易發(fā)生安全問題的部位加以標示，對管理、施工人員加以警示，徹底的從根源上降低安全問題發(fā)生的概率，以便更好的進行安全管理。

基于BIM技術(shù)的城市地下綜合管廊施工質(zhì)量、安全管理平臺，通過實際工程質(zhì)量與可視化模型的質(zhì)量進行對比分析，不僅能夠做到及時對工程質(zhì)量不達標的部分進行修正，還對整個工程質(zhì)量的提升大有裨益；同時通過可視化的安全指導、及時的消除安全問題以及通過虛擬演示對易發(fā)安全問題工序進行預防等手段，大大降低安全問題發(fā)生的概率，以此來更有效的對綜合管廊施工質(zhì)量、安全進行管理。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)有的城市市政設施已經(jīng)不再能滿足人們的日常生活需求，城市地下綜合管廊的出現(xiàn)將對城市的現(xiàn)代化發(fā)展起到加油助力的作用，我國城市地下綜合管廊的發(fā)展起步較晚，相對于西方發(fā)達國家而言還有很長一段路要走。將BIM技術(shù)應用到城市地下綜合管廊施工階段中，將會大大提升城市地下綜合管廊施工管理水平，有助于城市地下綜合管廊在我國的發(fā)展。