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BIM在市政综合管廊施工中的应用韩杰

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：韩杰

[导读] 摘要：BIM 作为一种新型技术，是以数字技术和成像技术的结合作为基础的，它可以通过建立一个工程的模拟模型来获取所有工程的相关信息，并依靠这个信息中的数据实现对整个工程的管理。

        中国葛洲坝集团电力有限责任公司湖北宜昌 443000
        摘要：BIM 作为一种新型技术，是以数字技术和成像技术的结合作为基础的，它可以通过建立一个工程的模拟模型来获取所有工程的相关信息，并依靠这个信息中的数据实现对整个工程的管理。将 BIM 技术引用到市政综合管廊的施工中，也是因为市政建设的数量井喷，对质量的要求更为严格的原因，它的到来对于工程的优化和施工的科学规范有着巨大的促进作用。
        关键词：BIM 技术；综合管廊；应用
        近年，我国“城乡一体化”的建设加快了城市现代化的新发展，与此同时，城市基础设施建设也面临着更大的挑战。综合管廊改善城市地下错综复杂、分散的管线布局，是未来城市发展的主流方向。传统方法设计和施工的综合管廊在精准性、合理性、效率等方面都存在着明显不足。BIM 技术的出现，能在大程度上解决目前市政综合管廊建设中的不足，并有力地推进了城市地下综合管廊的建设发展。
        一、地下综合管廊特点
        城市地下综合管廊是一个城市综合发展的产物，为了避免反复刨掘马路，将多种管线尽可能集中在一个人造空间内。随着我国城镇化进度加快，城市人口迅速增加，建设地下综合管廊成为当务之急。
        1、节约城市道路用地面积，综合利用城市道路纵深地下空间，减少地下水和土壤对管道腐蚀，延长市政管道的使用寿命。城市地下综合管廊的建设将原来直埋的市政管道由水平排列改为纵深方向排列，充分利城市道路的纵深地下空间，节约城市道路用地面积；将多根市政管道设置在综合地下管廊内，减少地下水和土壤对管道的侵蚀，降低城市道路上交通工具通过时传递下来的载荷和土壤压力，从而减少了市政管道的损坏率；通过人工巡视检查或监控摄像头自动化监控，能及时发现市政管道出现损坏部位，并及时进行修复。因此综合地下管廊可以大大延长市政管道的使用寿命。
        2．减少各种管线在维修、增加供应时，因挖掘道路造成的“拉链路”，严重影响居民通行，同时产生反复施工资源浪费。地下综合管廊内的各种市政管线随着城市发展变化经常会发生增容，如供水、供电等，有时根据各种管线的规范定期进行维护检修，如供热管道等，还有管道改造施工，如热力管道的汽改水施工等；诸如此类市政管线、维修或改造等施工用传统方式需要开挖道路，增加相应道路恢复施工费用，同时侵占道路，影响市民出行，使目前本来就拥堵的城市交通雪上加霜。如果采用地下综合管廊，上述问题迎刃而解，只需在地下综合管廊内进行施工，做好现场施工防护，不要影响管廊内其它管道正常使用就可以了。
        二、市政综合管廊的施工要点
        1、项目结构的荷载性。综合管廊所处的环境较为复杂，为了保证质量，设计的过程中必须结合外部环境、内部构造等等因素，对永久的荷载数、可变的荷载数以及突发的荷载数三部分进行精确的计算。永久的荷载指的是围岩、岩土、混凝土、水等重要建筑材质的性能，可变荷载主要指的是外部环境因素，例如道路、人群、车辆、温度、湿度等，那些突发的荷载指的是地震等自然灾害。这些都要作为实际的情况考虑进去，提高施工的荷载性能。
        2、施工材料的性能。综合管廊的质量和效果在很大程度上影响着人们的城市生活质量。所以在施工的过程中要慎重的选用材料。材料的选择依据就是各项技术参数表现出的性能要求。施工材料的结构类型、受力条件、使用要求等等首先需要符合国家的相关规定，然后各个施工单位要组织对市场上的材料进行选择，同等性能的要对照标牌批号和售价，确保其性价比是最高的。一般来说，综合管廊以钢筋混凝土为主要材质的，都会选择具有防水性能，且抗渗等级在 P6 以上的混凝土。主体结构的混凝土强度等级会在 C30 以上，垫层结构材料强度的等级在 C15 以上，另外，钢筋材料的性能至今影响着工程的稳定性和荷载力，HRB400 级的钢筋是第一选择，钢板会选用 Q235 或 Q345 钢。
        3、参数设计要求。对综合管廊的结构进行计算时，一般会简化为闭合框架进行计算。可变的荷载数值，机动车道可以按照一级公路的荷载量进行计算，人行道和绿化带是按照 10kN/m2 堆积进行荷载计算的。一些结构正常的施工也要做极限情况下的测算，将所有极端情况下综合廊道的性能考虑进去，可以在发生突发状况时有所应对。现在，为了提高工程的施工效果，综合廊道的在实际施工时都会每隔 20M 设置一个伸缩缝，内部用橡胶止水带，外部用密封膏密封。
        三、BIM 技术在市政综合管廊施工管理中应用
        1、构建综合管廊 BIM 模型。使用 Revit 软件，构建综合管廊 BIM 模型，将管廊变形缝作为分隔段，开展全过程精准建模，构建各类构筑物，比如管廊主体建筑体系以及结构模型和钢筋模型等。3D 模型的精细程度全部达到 LOD300，为后续 BIM 在施工管理的作用发挥提供保障。
        2、出图辅助图纸检查。想保证综合管廊后期施工作业的高效开展，必须要注重施工图的审查，看其是否能够达到相关标准规定和施工要求，同时检查工序和设计之间的矛盾；检查各个专业之间存在的冲突，完善图纸设计方案，提升图纸的质量水平，保证工程的质量以及施工进度。开展图纸审查作业时，应用 BIM技术开展可视化图纸会审作业，不仅形象直观，而且清晰准确，能够减少因为 CAD 设计图纸不自动关联引发的施工图纸设计问题，保证了管廊施工作业的有序开展。图为基于 BIM技术的设计流程图。

        3、施工平面布置。综合管廊施工管理工作中平面布置为主要内容，对后续的工作开展有着很大影响。采用 BIM 技术手段，协调施工平面的布置，能够弥补传统二维图纸的不足，比如图纸堆叠查看复杂问题以及信息不连续问题等。相比 CAD 技术，BIM 技术的应用优势更加凸显，能够直接开展平面布置相关作业。基于构建的模型以及各类信息，模拟物资设备进场以及材料吊装等操作，复核设计的材料运输路径以及堆放场地等方案，最终确定最优方案，提升了布置作业的效率和质量。
        4、专项方案模拟。综合管廊施工作业以及管理工作具有变化性和多阶段性特点，所以开展方案的编制作业，若采取人力协调的方式，作业的难度较大，难以获得不错的管理效果。在专项方案的模拟环节，应用 BIM 技术辅助作业，利用模型的可视化功能，能够向协调人员清楚表达设计的信息，助力协调和安装作业的开展。综合管廊的基坑支护使用的是Ⅳ型拉森钢板桩，长度参数为 12-15m；支撑使用的是 609*16 钢管。土方开挖作业按照开槽支撑、先撑后挖、严禁超挖作业的基本原则。通过专项方案的模拟方式，分析方案的可行性，同时进行可视化交底，极大程度上提高了土方施工作业的效率，保障了施工作业进度。使用 Navisworks 软件，对设计的施工进度计划模型进行关联，制作施工模拟动画，通过计划工期和实际工期的对比分析，明确进度滞后的主要原因，优化施工计划，实现对成本的有效控制和节约。
        5、三算对比。利用施工模拟功能，对综合管廊现场施工段开展精确算量，加强对成本的把控。利用 BIM 的虚拟建造功能，通过可视化功能，观测施工问题以及最终的施工效果，能够更好掌握施工进度情况，及时发现并且解决工程进度问题，提高施工管理水平和效率。按照工程要求，开展广联达算量和钢筋工长翻样以及 Revit 明细出量法，进行对比分析，精准把控钢筋的使用量，强化对成本的把控。利用 BIM 软件，能够快速并且精确的掌握综合管廊施工作业各类数据，为工程物资采购作业的开展提供相应支持，基于进度信息，强化对限额领料的把控，保证了材料供给及时性的同时，减少了材料的浪费，优化资金配置，减少了资金的积压以及成本浪费。
        BIM 技术能够处理并组织繁杂的设计及施工信息，使市政综合管廊在建设过程中更加的精细化、智能化、规范化。利用 BIM 技术的专业协同性，整合各专业 BIM 模型，查找管道间碰撞干涉，并进行实时智能监测。对项目施工过程中的进度计划、质量管理及成本都进行严格的控制。因此，一套成熟的 BIM 实施系统有助于推动综合管廊的智能化建设、运营和管理，提高施工质量，给项目带来切实效益。
        参考文献：
        [1]陈日莉，林春玲，张永泽.浅谈 BIM 技术在市政综合管廊设计中的应用[J].信息技术与信息化，2017（03）：46-48.
        [2]王朋.BIM 在市政综合管廊施工中的应用[J].低碳世界，2017（30）：13.
        [3]李飞.BIM 技术在地下综合管廊施工阶段的应用[D].长春工程学院，2017.
        [4]葛扬.BIM 技术在综合管廊项目设计中的应用[A].中国图学学会建筑信息模型（BIM）专业委员会 2017：4.