河南省同宇建筑工程有限公司
摘要：当前，国内城市的市政管线大多数直接采用直埋的方法，而且大部分埋设在交通道路的下方，在后续管线改进过程中便要先将道路挖开再实施管线的改造，妨碍了城市的日常运行，造成了不必要的资金损失。城市市政综合管廊一方面能够提高城市地下空间的利用率，另一方面能够解决城市地下空间布局的不合理问题。作为一种先进、高效的市政管线解决方式，城市市政综合管廊可以防止管线修理对城市交通道路的挖掘，维护城市环境，不影响城市交通的正常运行。BIM技术的根基是建筑的三维模型，集合项目各个建设时期的信息数据，在建筑领域中以其可出图性、可视化、模拟性、协调性、优化性逐步得到大范围的运用，BIM让建筑项目的效率得到提升，把风险降到最低。
关键词：BIM技术；地下综合管廊；施工阶段；应用
1.BIM概述
BIM称为建筑信息模型，包含了大量的建筑实体信息，以三维数字成像技术为基础，通过IFC(工业基础分类)标准格式集成多种建模工具，用数字信息模拟实际建筑物的信息，来得到在工程项目施工过程中的数据。BIM研究的是建筑本身，其实质是一种信息化的管理技术，一方面可以模拟整个立体建筑的原貌，另一方面可以加强对工程项目的管理。项目方可以从模型中得到更多的工程管理信息，再根据自身管理能力提取各种信息，使工程信息得到共享并且更新相关的数据，在一定程度上改变工程管理方的合作方式，进而实现协同的管理方式。采用此种管理方式，一方面使项目建设的效率得到提高，另一方面对项目生命周期的管理起到积极的作用。
2.传统地下管线建设存在的问题
城市的地下管线在铺设时，除了市政排水管线由政府统一排布之外，其余管线由各产权单位独立设计与建设，并且都是直接埋设的在地下，导致后期每个专业需要增管或维修时，都需要重新开挖路面，造成反复对道路“开刀”，不仅影响整个城市的交通运行还造成道路寿命缩短，后期市政建设成本在无形中增加。传统的管线埋设方式使得地下管线的排布错综复杂，地下空间没有得到合理的规划和利用，管线的设计缺乏整体性，埋设管线带来的无序开挖造成了地下资源的浪费，并且不同专业的管线在铺设密集区发生碰撞后采取临时调整的方式，常常发生一处调整，处处调整的不合理局面。除此之外，城市的地下工程涉及范围越来越广，包括地铁工程、地下通道、城市综合地下室等，地下管线与地下工程的协调避让成为二维设计的难点。传统地下管线的直埋方式管线直接与土壤接触，土壤中的一些化学物质有可能对管线的表面产生侵蚀作用，缩短管线的使用时间且存在安全隐患。土地自身的不均匀沉降、外部压力等自然条件也会对管线造成影响，在紧急情况下，城市的生命线能够正常运行就显得尤为重要。
3.BIM技术在综合管廊的价值体现
BIM技术是辅助项目全过程实施的技术，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述。利用可视化和可模拟性等特点将工程提前在计算机中模拟建造，将项目全过程中可能出现的问题提前检查、提前解决，形成一套完整的实施方案。同时，BIM技术创造了一个集成化的管理环境，在项目管理过程中减少风险。利用BIM技术提高管廊设计质量，避免施工过程的返工，使综合管廊工程真正做到规划先行。BIM针对特殊部位和复杂节点可以可视化展现施工方案、施工场地规划，有效提高建造效率，为节约土地资源提供充足的依据。实现分段、分层的施工控制和造价控制，有利于资金的节约与统筹安排。管廊公司、施工方、监理方等参与方可以通过BIM模型直观便捷地看到产品和服务，保证工程建设各方协调与沟通及时有效。
4.BIM在综合管廊建设中的实施体系
4.1基于BIM的地下管廊综合排布设计
基于BIM的地下管廊综合排布设计可以充分利用BIM技术的可视化能力，以及信息的自动统计计算能力，在进行地下管廊综合排布设计前，利用无人机3D扫描技术获得管廊的建设区域的周边环境模型，或者利用相关BIM软件自行创建周边的环境模型，包括但不仅限于该区域的道路、房屋建筑、地形走势等。通过梳理各类建筑的类型、数量，以及管廊建设区域周边用地的规划用地性质，为三维模型里的各项建筑添加建筑类型、管线需求属性，形成该区域管廊需求分析模型，在三维模型中综合分析管廊的主线总体布置走向、管线出仓以及与支线之间的接驳位置设置等。综合管廊在过河时，为避让桥梁基础，可局部进行弯折，管廊转折角须符合各类管线的曲折角要求。在进行地下管廊设计时还应考虑近远期的城市规划，以满足城市发展对管廊的余量要求。由于管廊上部一般都是市政道路，故在管廊设计过程中要充分考虑管廊上部道路的类型以及该类型的道路设计荷载，将BIM模型直接导入到结构计算软件中，结合侧墙受到的土压力以及底板的地基支撑，对整个的管廊进行结构验算，确保管廊的结构安全。
4.2地下管廊内部管线排布
在BIM模型中进行各专业管线的排布，可以实时查看正在布置的管线与其他管线之间的间距是否满足预先设计的要求，在排布完成之后还可进行一键式碰撞检查，发现管线排布的软碰撞和硬碰撞，硬碰撞主要是为了发现管线与管廊自身，或者管线与管线之间的碰撞，软碰撞主要是为了检查管线的间距等，在进行管线设计过程中，通过三维漫游模拟，验证预留检修空间以及人行道是否满足运营阶段的要求。
并不是所有的道路都设置综合管廊，部分区域管廊会与外部直埋管道进行衔接，由于每一个接口处对管线的管径需求不尽相同，且涉及大量的预留洞口，故在管廊内部管线排布设计过程中要考虑各预留孔的大小，并结合预留孔的定位优化管廊侧壁的钢筋排布，保证后期管廊出线与过路套管的衔接。除了预留洞口的精确定位，在管廊设计过程中确定关系布置后，还应进行管线桥架相关预埋件的定位设计，通过预埋件的设置避免后期管线布置过程中对于管廊主体结构的再次钻孔开槽，同时也可以加快管廊内部管线以及桥架的安装速度。
4.3基于BIM的市政管廊建造成本测算
在实施过程中，通过将BIM模型与材料采购单价、相关工艺对应的人工需求量等定额数据进行匹配，给管廊BIM模型添加建造成本属性，可以一键获得管廊生产和施工的预期成本以及成本结构组成，为管廊的设计以及施工提供成本的决策支持。在生产和施工过程中，通过管廊的信息的积累，记录生产和施工过程相关的时间信息、成本信息、劳务需求信息等，以此信息为基础，将生产和施工实际过程中发生的建造成本与预期成本进行对比，分析费用偏差发生的原因，为后期管廊的生产和施工管理提供决策数据支持。通过大量数据的积累也可以形成管廊生产施工成本的大数据库。
4.4基于BIM的运营维护管理
在运营维护过程中，工作人员可通过模型查询任意构件的相关信息，包括管线的生产厂家、几何参数、管理负责人以及保修联系电话等，维护维修完成后并将相关维修信息同步到BIM模型当中，作为后期运维的管理数据，还可以在BIM模型中给每一个管线设置下一次检修的时间计划，临近检修时间时，系统将通知相应的管理人员对管廊内的相应设备管线进行更新维护，保障后期运营的顺利实施。
5.结语
综述，BIM技术已在国际上很多成熟项目上运用，国内也有许多大型或超大型工程项目上应用的成功案例；地下综合管廊作为我国正大面积推广的项目，其设计的前瞻性很重要，因此将BIM技术合理运用到地下综合管廊的各个阶段中，会极大推动项目的发展，同时也为后期运营管理提供可靠的模型资料。
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