BIM 技術(shù)在GIL 管廊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李高翔

中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司 湖北武漢 430071

綜合管廊的建設(shè)可以消除頻繁開挖道路導(dǎo)致的“拉鏈路”問題，保證城市用地和景觀的連續(xù)性，為未來地下空間開發(fā)提供有利條件。而由于現(xiàn)階段綜合管廊建設(shè)多為老舊城區(qū)改造，其入廊管線錯(cuò)綜復(fù)雜，既有結(jié)構(gòu)影響較大，傳統(tǒng)的施工方法已經(jīng)不能滿足綜合管廊的建設(shè)需求。利用BIM 技術(shù)可以在項(xiàng)目初期就進(jìn)行管廊合理布置，避免施工過程中進(jìn)行方案變更；同時(shí)也可對(duì)綜合管廊復(fù)雜節(jié)點(diǎn)工程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 項(xiàng)目概況

本工程為武漢市某綜合管廊工程，全長6．25km，包含主艙和GIL 單艙，是國內(nèi)首條將500kV 超高壓線路引入城市綜合管廊的項(xiàng)目。本項(xiàng)目綜合管廊在道路交叉口受地鐵站地下人行通道限制，管廊布置沿線有多處排水暗涵；同時(shí)GIL 管線設(shè)備對(duì)管廊布置要求高，設(shè)計(jì)運(yùn)維難度較大。

2 綜合管廊設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目主要采用基于revit 的鴻業(yè)綜合管廊設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行橫斷面、縱斷面、平面及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，具體如下：

2.1 橫斷面設(shè)計(jì)

國內(nèi)進(jìn)入綜合管廊的工程管線一般有電力電纜、通信線纜、給水管道、中水管道和供熱管道等。本項(xiàng)目主要是依托兩回500kV 線路改由GIL 管道入廊，并將道路沿線的其它電壓等級(jí)的高壓架空線及部分地下管線一并入廊。綜合投料難易度、管線進(jìn)出艙頻率以及道路綠化帶寬度限制等方面考慮，對(duì)管線橫斷面布置進(jìn)行反復(fù)模擬及比選，確定艙位設(shè)置從非機(jī)動(dòng)車道至機(jī)動(dòng)車道依次為綜合艙、GIL 艙、高壓電纜艙。針對(duì)GIL 管道的特殊性，利用bim 技術(shù)對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)，采用模塊化設(shè)計(jì)，組成部分包括直線單元，拐角單元，隔離單元，補(bǔ)償單元。利用三維模型結(jié)合管道安裝凈距[1]要求，最終確定標(biāo)準(zhǔn)段艙體凈高均為3．5m、凈寬分別為3．6m、4．5m、2．5m。

2.2 縱斷面及平面設(shè)計(jì)

項(xiàng)目所在地為老城區(qū)，地下管線及地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管廊結(jié)構(gòu)與地鐵27 號(hào)線及兩個(gè)巨型地下箱涵縱橫交錯(cuò)。經(jīng)與地鐵相關(guān)設(shè)計(jì)施工單位反復(fù)溝通，利用bim 模型進(jìn)行多次方案比選，在滿足電力隧道縱向排水坡度不得小于0．5% 的規(guī)定[2]下，最終確定：①綜合管廊從地鐵區(qū)間上方通過，管廊結(jié)構(gòu)底標(biāo)高與地鐵VIB、VIIB 出口地下人行通道結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高凈距不小于300mm，且綜合管廊底部距地鐵隧道為7．15m。②交叉區(qū)間段綜合管廊提前安排施工，在地鐵隧道盾構(gòu)施工前完成施工并覆土。這樣既保證管廊底部在地鐵隧道盾構(gòu)施工的影響范圍之外，隧道盾構(gòu)施工過程對(duì)綜合管廊主體結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生安全隱患；同時(shí)GIL 管道安裝在地鐵盾構(gòu)施工之后，也不存在盾構(gòu)施工對(duì)GIL 管道造成不良影響。③分別下穿及跨越11．5m×6m、6m×3m 兩個(gè)巨型箱涵，使管廊結(jié)構(gòu)外壁距離箱涵外壁不少于0．5m。

為保證GIL 管道在艙內(nèi)正常運(yùn)輸，通過GIL 三維模擬解決綜合管廊拐彎節(jié)點(diǎn)的側(cè)壁布置問題，在GIL 艙的各個(gè)轉(zhuǎn)角部位進(jìn)行局部切角擴(kuò)大處理，轉(zhuǎn)角凈空保證GIL 管道在投料后能夠正常運(yùn)輸，有效減少轉(zhuǎn)彎接頭和GIL 非標(biāo)構(gòu)件數(shù)量。

2.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

綜合管廊節(jié)點(diǎn)工程是管廊設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，需綜合考慮其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受荷種類多、參與專業(yè)多等特點(diǎn)。本項(xiàng)目以BIM 模型為載體結(jié)合實(shí)景漫游的方式，針對(duì)不同種類及覆土厚度的節(jié)點(diǎn)，分別進(jìn)行各專業(yè)管線及配套設(shè)施與結(jié)構(gòu)本體布置的深化設(shè)計(jì)，既從設(shè)計(jì)上保證了節(jié)點(diǎn)施工的可行性，也大大減少了施工過程中管道閥門與支架、附屬設(shè)施之間的碰撞問題。

3 綜合管廊景觀設(shè)計(jì)

由于該工程對(duì)沿線道路進(jìn)行同步改造提升，而管廊出入口絕大多數(shù)設(shè)置在道路綠化帶下方，需將管廊節(jié)點(diǎn)景觀設(shè)計(jì)與道路改造提升有機(jī)結(jié)合。景觀設(shè)計(jì)以“生態(tài)自然” 為理念，結(jié)合地域特征和文化特色，對(duì)綠化設(shè)計(jì)與地上建筑整體處理，達(dá)到城市街景協(xié)調(diào)美觀的效果。同時(shí)將道路車流分析與信號(hào)模擬同管廊bim 模型進(jìn)行合模設(shè)計(jì)，將周邊區(qū)域的文化、商業(yè)以及自然景觀與道路有機(jī)結(jié)合，打造一條生態(tài)自然的景觀大道。

4 結(jié)語

隨著綜合管廊建設(shè)的熱潮和BIM 技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM 在管廊工程中的應(yīng)用也拓展到規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維等全生命周期過程，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、集成和可視化的4D 設(shè)計(jì)施工管理，使項(xiàng)目參與各方高效協(xié)同，使綜合管廊的工程建設(shè)水平大幅提高。但我們也應(yīng)該注意到，由于revit 軟件在市政工程中的局限性[3]，其模型在管廊橫縱斷面均產(chǎn)生坡度時(shí)的細(xì)節(jié)處理還有待提高；同時(shí)現(xiàn)階段BIM族庫建立、模型深度要求及三維交付標(biāo)準(zhǔn)都還沒有行業(yè)的統(tǒng)一規(guī)定。相信在不久的未來，BIM 三維設(shè)計(jì)會(huì)取代cad 二維出圖，掀起工程設(shè)計(jì)行業(yè)的又一個(gè)技術(shù)革命。