张学敏
中国建筑第二工程局有限公司上海分公司 上海 200135
摘要：建筑信息模型技术在地下综合管廊工程施工中的应用，不仅仅是技术手段的革新，更是管理模式的突变。以某管廊项目为例，针对大型地下综合管廊的特点，借助BIM技术对工程重点、难点部位的施工过程进行模拟施工，发现施工中可能出现的冲突和质量安全隐患，为施工方案的优化提供依据。
关键词：BIM技术；城市；地下综合管廊；应用价值
1 综合管廊的建设特点
城市综合管廊又称市政综合沟，是指建于城市地下用于容纳2类及以上市政工程管线的构筑物及附属设施。目前我国入廊的主要管线包括：城市的电力、通信、给排水、热力管线。随着施工技术、安全保障技术的不断发展，燃气、污水管线也越来越多地被纳入管廊工程。城市综合管廊建设位于城市地下，具有以下几个特点。
1.1容纳管线众多，运营管理难度大
据统计，目前我国地下管线种类繁多，当前的管理模式是产权单位负责各自管线的建设和管理，缺乏统一部署。这样综合管廊在建设过程中就要面对众多业主，从管理的角度出发，众多管线产权单位参与无形中增加了管廊的设计、施工以及后期管理的难度。具体表现在：
1.1.1众多单位的参与使得项目的协调变得十分困难。传统的CAD平面设计，各单位独立完成设计后，需要将各单位管线设计成果进行统一综合协调，由于初始设计时各家设计独立进行，协调过程中会出现此前沟通不足，管线冲突的情况。一旦进行修改，就有可能涉及众多管线产权单位设计成果的修改，这样无形中大大增加了设计的工作量，也造成了工期的延误。
1.1.2综合管廊中的各单位管线要求环境不同，为了节约土地及工程造价，综合管廊内部空间必须要合理高效利用，各类管线要科学布置，同时还要考虑不同类别管线的相互影响。如为防止产生电磁干扰，强电电力电缆与弱电通信电缆不能临近布置；为防止管线破裂导致燃气泄漏，燃气管道必须设置独立舱室等。这样对管线综合人员提出了很高的要求，一旦出现失误，将会造成无法挽救的损失。
1.2场地环境复杂，建设难度大
为了提升城市形象，解决路面交通拥堵问题，城市综合管廊往往建于交通运输繁忙的城市主干道等工程地段。这些地段多位于主城区、城市核心区。在这些区域内，地上、地下空间已经得到了高强的开发利用。因此，综合管廊在规划线路、管廊选型及附属构筑物设计时应充分考虑项目地的施工条件，协调与周围建筑的关系，保证管廊与既有工程的安全。此外，管廊建设过程中，需要对路面进行开挖，势必会造成交通中断，短时间内会影响人们的交通出行，这些都增加了管廊建设的难度。
1.3附属设施多，廊道节点复杂
综合管廊除了市政综合管线外，为运营过程中方便管线的维修与维护，综合管廊中还配置了照明系统、标识系统、通风系统、供电系统等。对于一些危险系数高的管线，如电力系统的高压线路、燃气管线等，还必须设置消防系统、监控报警系统、排水系统等附属设施。这些附属设施工程需要设置独立线路，这样使得在原本管线密度极高的管廊内，附属设施极易与市政综合管线发生碰撞、冲突情况。此外，综合管廊设计规范中，为了保证管线检修人员、管线巡视人员的工作方便与人身安全，要求每个舱室需设置人员出入口、逃生口；为方便维修，还应设置检修口、材料吊装口，综合管廊往往长达几十千米；由于位于地下，通风不便，还必须设置进风口、排风口等。这些外部端口与廊道相连，无形中增加了管廊节点处的施工难度，而作为重要部位，节点也将影响管廊的质量与使用效果。此外，多条廊道的相互连接、同一廊道中不同舱室的相互联系也是重点研究对象。
2 BIM技术在施工阶段中的应用价值
2.1管线的生产
城市地下综合管廊中需要安装大口径管线，管线加工厂可以根据在BIM模型中提取每一阶段的管廊信息进行管材加工，通过精确下料，模拟模具制造，减少模具制造损耗和管材浪费。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆管廊构件生产过程中，还可以将生产厂家、使用年限、尺寸、材质、位置等相关信息以二维码或无线射频等多种方式植入构件中，方便使用阶段的运维和管理。
2.2进行施工模拟
借助BIM软件，可以实施地下综合管廊的虚拟建造，以动画、视频等多种形式模拟展现地下管廊的施工过程，对地下综合管廊的施工进行综合技术交底，提前对项目施工中可能遇到的施工难点和风险进行预判，借助信息化工具论证施工方案的可行性和经济性等。例如，借助BIM技术对大口径管线吊装的顺序、路径等进行模拟演示，找到阻碍吊装的地方，提前预防，有效应对，从而避免吊装过程中对管线表面的保护材料造成破坏而影响管线的使用寿命，提高工作效率，保障施工安全。
2.3实现管廊工程施工的实时监控
城市地下综合管廊是地下线性结构，如果出现不均匀沉降，不仅造成线性坡度的变化，对重力管线产生影响，而且会使管廊结构在接头或伸缩缝处产生错位，造成管廊渗水、管线腐化等问题。这就需要在施工前期对施工场地的地质进行勘测做好结构处理措施，在施工时进行实时监控，一旦出现问题及时处理，以免造成更大的损失。地下综合管廊施工过程中，在地上路面安装传感器，实时监控地下施工的方向，避免施工方向偏移。此外，还可以通过激光扫描技术，高效、大量地采集管廊空间点位的三维数据，并传输至BIM模型平台，从而获取管廊实际三维模型信息，对模型进行分析和数据处理，避免施工方向发生偏移。同时也为管廊的数据更新和复测及后期管廊三维数据库的建立奠定了基础。
2.4实现现场安全施工
城市地下综合管廊的施工作业面广，项目技术人员参与较多，大型机械设备使用频繁，面对复杂的施工现场，如果按照传统经验进行布置，难以发现其中存在的问题，造成场地混乱。而应用BIM技术提前对施工场地布置进行模拟，能够帮助施工人员在保障现场人员安全作业，机械、材料顺利流转的前提下，使施工场地得到充分利用。而且根据施工场地的三维布置模型，方便统计临时设施的用量，进行成本控制。再者施工是一个动态的过程，随着施工的进行，现场布置也要进行调整。通过对现场布置的三维模型进行调整，避免因后期的材料搬运、机械调整等产生额外费用，从而控制项目的成本。
管廊基坑具有基坑深、土方开挖工程量大、地下水丰富、机械化施工程度高、各工种要求配合度高等特点，另外，城市地下综合管廊的基坑一般不放坡，此时基坑的稳定性就是一个极大的安全隐患。因此，需要安装多种监测设备对基坑进行实时监测，如水平位移监测、竖向位移监测、支护结构内力监测等，将监测设备的数据传输到BIM安全监测软件上进行处理，实现对基坑的动态监测管理，确保基坑在土方回填之前的安全稳定性。
2.5实现地下管廊内部空间的虚拟漫游
运用GIS与BIM技术共同搭建城市地下综合管廊模型，并借助虚拟现实技术（VR）进行漫游，在三维虚拟环境中，项目各参与方可以在模型中实施互动，利用VR技术查看虚拟的管廊内部场景，检查管廊内部各专业、各构件之间的配合关系，便于设计人员更好地完善设计方案，施工管理人员更好地指导施工。对于已完工的管廊，使用专业VR摄像机对其进行720°全景摄影，将采集的数据转化为VR场景，使管理者或参观人员只要穿戴上VR设备，就可以身临其境地查看管廊内部情况，便于了解和掌握项目实际情况。在管廊运营维护阶段，VR摄像机对管廊内部进行实时监控，管理者或工作人员只要带上VR眼镜，不用进入管廊，就能随时看到管廊内的真实情况，方便工作人员对地下综合管廊的监控。
结语
城市地下综合管廊的建设是一项关乎到国计民生的大问题并且其也与每个城市的发展息息相关，而目前来看传统的地下管廊施工技术已经无法满足我国的市政管廊建设需求，从而阻碍了我国地下综合管廊的发展。在这样的情况下合理利用BIM技术从而提高管廊的设计、施工以及维护运营效率，并且降低建造成本提高建筑质量就显得极为必要了。因此我国的市政综合管廊建设单位应当加快对BIM技术的应用从而提高我国的综合管廊建设水平。
参考文献
[1]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.
[2]魏雷.BIM技术在城市综合管廊中的应用[J].工程技术:全文版:315.
论文作者:张学敏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/10
标签：管线论文; 地下论文; 城市论文; 技术论文; 基坑论文; 模型论文; 廊道论文; 《防护工程》2018年第21期论文;