闫黄玺

西安市政设计研究院有限公司，陕西 西安 710068

城市综合管廊是指一个地下隧道空间内包含了不只一种地下管线所形成的地下管廊，包含供水、排水、电力、热力、燃气、通信、电视、网络等管线。因为城市地下空间有限，开发设置管线的时候不可能为每一个管线都设置单独的地下隧道，所以往往会多条管线使用同一个地下隧道，以减少施工，避免地面沉降，这就形成了城市地下复杂的综合管廊系统。在地下综合管廊中，除了管线设施，还需要配备必要的基础设施，以供检查维修使用。

利用BIM技术进行城市综合管廊设计的主要原理是通过BIM的三维建模能力，以及当前施工中采用的数据测绘技术，根据收集的数据建立城市综合管廊的模型，然后利用BIM技术对设计进行优化完善，并且模拟现实的运营情况，对可能出现风险的节点进行优化研究；而对于无法通过优化设计有效解决的问题，可通过BIM技术模拟研究解决的对策，最终制订出完善的设计、施工和运营管理方案。同时，BIM技术还会调用以往的数据库，根据城市的地下情况和综合管廊的建设历史，对建立的模型进行修正和真实情况模拟，因为城市综合管廊修建在地下，受到地下和地面的双重影响，所以需要结合实际的地面建筑情况和未来的城市规划进行研究，避免出现地面沉降或者塌陷的情况。BIM技术还能对原有的设计方案进行修正和完善，即便是在施工的过程中出现了问题，也可以利用BIM技术及时解决。

1 BIM技术在国内外城市综合管廊中的应用 现状

1.1 国外研究与开发现状

国外研究学者在综合管廊的设计、施工和运营等各个阶段都对建筑信息模型进行了深入研究。通过对BIM技术的全面应用，提出了基于“BIM+”的设施管理模式，综合了管廊和设施的信息，在很大程度上提高了综合管廊的可靠性和综合管廊的管理水平。此外，在此基础上利用BIM（建筑信息模型）和GIS（地理信息系统），对综合管道线路的初步可行性进行了研究。为了评估项目的成本，选择最佳路线，并进一步改进项目的交付方式，开发了一个集成BIM和GIS的可行性研究系统。

1.2 国内研究与开发现状

朱记伟等[1]利用BIM技术模拟工程难点部位的施工过程，优化施工方案，同时利用BIM技术实现施工各个环节的动态一体化管理。徐诚等[2]在管廊施工阶段应用BIM技术，列举了BIM技术在管道工程施工阶段的应用实例，如在基坑支护、钢筋计算、吊装仿真、现场安装等方面的BIM应用实例，并对BIM技术在综合管廊工程中的质量控制、成本控制、进度控制等方面的有效应用进行了介绍。宋薇[3]针对综合管廊施工中的质量控制问题，提出将BIM技术应用于施工过程中的质量控制措施，使工程能从经济和技术两个方面对综合管廊施工进行质量控制，减少施工过程中的质量问题。

2 BIM技术在城市综合管廊中的应用原理

以BIM技术为基础构建的城市地下综合管廊运营管理系统的核心思想是将基于物联网技术的管廊综合监控系统移植到云平台上，将管廊主体及附属设施信息数字化存储在云平台上，利用GIS技术和BIM技术进行数据集成，建立管廊运营管理的统一云门户，使用户通过移动设备，如PC、智能手机等实现对综合管廊运营过程的全面监控。采用BIM+QR码或RFID技术，在已有数字模型的基础上，实现对综合管廊的可视化监控与管理，并通过通信设备对管廊监控实时数据进行处理，将其写入监控实时数据库和历史数据库。这样可以实现管廊运行整个生命周期内数据的统一存储、分析和判断，为管理部门提供决策支持。BIM的应用，如设计方案修改，优化、管理平台等，为BIM技术的全面推广和进一步深入应用奠定了坚实的基础。

3 BIM技术在城市综合管廊中的应用实例

案例综合管廊位于地下建筑走廊，是设备管道的专用管廊。地下管廊宽250～430cm，净空高度为460cm。施工现场如图1所示。

图1 管廊施工设计图

3.1 模型分析

（1）碰撞检查。根据专业的结构设计模型，利用Revit和Navisworks软件进行碰撞检查，对结构与机电、机电与机电之间的碰撞进行检查，并生成碰撞分析报告。根据这份测试报告，针对设计调整、模型优化、施工过程优化等方面进行了针对性的工作，极大地提高了工程效率[4]。以BIM为中心文件，建立了基于BIM的设计与施工一体化优化模型，实现了设计与施工的无缝连接。设计结果不再单向、不可逆地从设计单元向施工单元流动，模糊了设计与施工的界限，实现了设计与施工两个阶段的深度融合。可见，施工承包商提前参与到设计阶段，其可以深入了解设计理念，从而提高设计的可实现性。

（2）清拆检查。利用Revit软件中的辅助检查方法对综合管廊的内部尺寸进行检查，完善管廊模型，从而对城市综合管廊内部空间进行维修，同时将该模型导入Navisworks软件中，采用第三人称漫游模式。熟悉管廊的内部结构和各种管道的空间关系，并对管廊内管道的安装空间和操作空间进行校核，最后进行基于测试结果和间隙要求的管道优化。

3.2 管道综合布局

对于管道复杂、构筑物结构多样的项目，根据碰撞检测报告和间隙分析报告，利用局部分析的方法对每一个管廊段进行模拟和可视化仿真，从而形成全面的管道布置方案。在综合考虑管线布局和重要节点交汇的基础上，根据最优布局方案对管道模型进行调整[5-6]。

3.3 支吊架设计

针对支架构件无法预埋以及管道结构复杂等问题，利用品茗Revit插件设计三维支吊架，从而降低现场施工难度。

（1）三维支吊架的初步设计。根据管束、管道安装和国家标准图集后的优化模型，初步将支吊架的间距设置为4m，建立三维支吊架模型。同时，在管廊中每隔1.5m增加一个螺旋吊架。

（2）计算和评价悬挂器和悬挂器型面的技术指标。

（3）支吊架的定量统计。在支吊架的三维模型的基础上，利用其断面的长度和重量等相关信息，通过一个详细的表格计算出各断面的数量。

3.4 施工计划模拟

当最终优化模型建立完成之后，利用漫游视频的方式对整个施工的过程进行提前预演，包括施工的顺序、施工资源和施工措施等。在基坑支护、土方开挖、施工结构施工等方面，使工程动态显示更加直观，更易于理解工程各个阶段的进度。

4 结束语

BIM技术在当前的工程设计和施工过程中有着非常广泛的应用，对于城市综合管廊的建设而言，能够利用BIM技术三维建模的能力提前模拟城市综合管廊的设计方案，并且对设计方案进行优化，这是BIM技术最大的优势。对于城市管廊施工中可能出现的问题，利用BIM技术也可以提前进行模拟，从而降低事故发生的概率。但是在当前实际的城市综合管廊设计过程中，BIM技术的应用并不成熟，还需要在后续的发展中不断摸索，最关键的就是BIM技术的数据获取和模型建立，这二者是影响BIM技术应用的核心。