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BIM技术在综合管廊结构工程中的应用

发表时间：2021/5/18 来源：《基层建设》2020年第35期作者：李海东

[导读] 摘要：综合管廊，即为地下城市管道综合走廊，将城市中各种必要的管线（如通信、电力、燃气、给排水等）集于一身，是保证城市正常运行的重要基础设施。

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        摘要：综合管廊，即为地下城市管道综合走廊，将城市中各种必要的管线（如通信、电力、燃气、给排水等）集于一身，是保证城市正常运行的重要基础设施。在地下城市管道综合走廊的建设中，由于施工节点多，管线排布情况和截面结构的复杂程度高，设计难度大，传统的建设手段已不能满足其建设要求，此时，可通过应用先进的BIM多维模型信息集成技术，对工程结构进行模拟，并制定科学合理的施工方案，提高施工质量和效率，尽可能地降低施工中出现各种问题的概率，降低施工难度。本文对BIM技术在滇中新区小哨片区土地一级开发项目（一期）纵三路综合管廊结构工程中的应用展开详细的探讨，旨在为相关人员提供参考。
        关键词：BIM技术；综合管廊；结构工程；应用
        引言
        城市综合管廊的建设能有效节省通讯、电力等管线对城市地面空间的占用，消除架空线与环境绿化之间的矛盾，缓解城市土地资源的紧张现状。同时，城市中各类管线的敷设、维修、改造等都可直接在综合管廊中进行，改善了传统市政施工中动辄挖路的弊端，既节省了施工成本，也不会影响周围居民的正常生活，还能有效提升城市管线的抗震抗灾能力。BIM技术作为建筑学、土木工程和工程学中的新型工具，能通过建筑信息建立三维模型，将其应用在综合管廊的施工中，能有效加强综合管廊的设计、规划、勘察、施工、运营等各个环节的控制，全面地提升综合管廊结构工程的施工质量。
        1 BIM技术与综合管廊施工建设特点
        BIM技术能将建筑从设计、施工、运营至结束使用全周期内的全部数据整合到三维模型数据库中，具有可视化、模拟性、信息真实性等特点，帮助设计人员、施工企业、运营单位和用户等多方人员利用BIM协同工作，提高各方的工作效率[1]。
        城市地下综合管廊则是在城市地下空间中建造的多功能隧道空间，将维持城市正常运行的各类管线集中在隧道中，并设有专门的吊装、检修和监测系统，有效提高城市对各类市政工程的管理水平。虽然具有诸多优点，但是也存在以下几点不足：综合管廊在我国的发展还处于起步阶段，目前国家和行业内并没有针对综合管廊的建设形成统一、权威的验收标准；综合管廊中各类管线的排布复杂程度高，断面设计难度大，并且需要设置多处检修口、集水坑、通风口等节点，不仅非常考验设计人员的设计能力，对施工人员的操作来说也具有很大挑战；由于隧道空间内管线密集，若未能科学设计管线排布方式，势必会使不同管线间互相影响，反而会制约市政工程的发展。
        2 BIM技术在综合管廊结构工程中的应用
        2.1 项目虚拟建造
        综合管廊模型主要是通过Revit模型进行构建，施工人员应在施工开始前根据设计和建模要求，专业的规划综合管廊中的各类管道、电气结构、给排水结构等，利用专业的设计软件完成对每项管道的设计与排布，并将设计数据录入到建模软件中，通过建模软件对数据的整合从而形成三维立体模型[2]。通过三维模型的搭建，能让项目负责人员更直观了解综合管廊工程的结构，使设计人员能对出具的设计方案的可行性进行检验，还能帮助施工人员更全面地了解设计意图，掌握施工工序，高效的推进施工作业。
        2.2 BIM设计图纸管线综合碰撞监测
        在BIM技术应用以前，建筑行业内主要是利用CAD技术绘制施工二维图纸，CAD图纸的绘制和理解都需要一定的专业基础，能更细致的展示工程侧面平、立、剖，但是在应用中需要录入大量的重复数据，在一定程度上制约了软件解析数据的速度和效率[3]。综合管廊属于复杂的合体结构，隧洞空间内会设置较多的交叉口，还会存在管道分层交叉的情况，平面的设计图纸虽然细节性较强，但是呈现的整体效果较为抽象，若施工人员在理解上出现偏差，则可能造成严重的纰漏。

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而基于真实信息搭建的BIM三维模型，则可让相关人员从各个角度对整体设计、施工进度和施工材料等信息进行检测，将综合管廊中的各类管道数据结合在一起，通过碰撞检测生成综合性分析报告[4]。施工人员可依据三维模型更好地理解施工工序和采取相应的施工技术，降低施工人员对设计的理解难度，确保施工环节与设计相符，降低返工率，节省施工成本。
        2.3 BIM技术可视化交底
        传统建筑工程的施工主要依托书面文字说明和二维设计图纸开展，也是建筑工程中最为常见的施工工艺[5]。但是对城市综合管廊来说，该类建筑在我国发展的历史较短，很多施工人员还未能拥有丰富的综合管廊建设经验，并且二维设计图纸对结构的表现能力具有一定的限制性，若施工人员没有很好的空间想象能力，势必会在图纸的理解过程中出现一定障碍，影响成功的推进效率。利用BIM技术搭建综合管廊的三维模型能让施工人员更加直观地了解工程中各个节点的设计位置、各类管线的排布和延伸方式、截面的结构等，在必要的情况下，施工人员还可借助BIM软件对工程施工的推进过程进行模拟，不但能更好地掌控工程的动向，还能及时发现施工的不合理之处，及时地采取措施对其进行整改，全面提高工程的质量。
        2.4 精度算量，合理控制成本
        随着科技的进步与发展，信息技术已经在各个行业中得到了普及，使人们的工作方式发生了翻天覆地的变化，对建筑行业工程造价人员来说，先进的技术和软件有效地优化了传统工程造价的工作量，并且使工程造价的数据更加准确，帮助企业做出各科学的决策[6]。借助BIM软件搭建的三维模型，能让工程造价人员更高效地对每项施工环节进行分析，更直观了解每个施工环节中需要使用的材料、人员、设备等情况，有效提升工程造价的准确性，使建筑企业能更好地对施工中的成本投入进行把控。施工人员还可依据三维模型中设定的各项材料数据与实际采购材料进行比对，确保所有入场的材料都符合设计和施工要求，科学合理的控制材料的采购和质量。
        2.5 施工仿真模拟
        BIM技术是将传统2D技术与3D技术进行整合与优化，通过三维模型对施工环节进行动态地模拟，还能虚拟工人施工，通过与实际工程的对比，使管理人员更好的控制预算成本，避免在施工过程中出现不必要的浪费，能更加科学地预测总的施工时间和施工进度，提高管理人员对施工环节的统筹管理，确保施工与设计的高度一致。
        结束语：
        随着科学技术的发展，建筑行业中的建筑种类多元性越来越强，综合管廊作为集城市中各类管线于一身的地下隧洞空间，加强了城市对地下空间的利用率，改善了城市环境，对城市的稳定运行具有非常重要的作用。但是由于综合管廊的结构复杂，施工难度高，传统的建筑技术具有一定的限制性，通过应用BIM技术，搭建三维立体模型，能有效地降低施工人员对图纸的理解难度，提高施工效率，加强施工单位对成本的控制水平，全面促进我国综合管廊工程的发展。
        参考文献：
        [1]古杰. BIM技术在地下综合管廊施工管理中的应用研究[J]. 建筑技术，2019，v.50；No.595（07）：42-45.
        [2]黄文欢，刘慧，刘厚全. 基于Bentley的BIM技术在综合管廊工程的应用[J]. 西安工程大学学报，2020，034（001）：85-90.
        [3]李智，朱训超，黄仁，等. BIM技术在市政综合管廊PPP项目中的应用[J]. 城市住宅，2019，026（007）：24-27.
        [4]薛延丰. BIM技术在市政综合管廊施工阶段的应用[J]. 工程技术研究，2020，v.5；No.65（09）：112-113.
        [5]赵瑞晨. BIM技术在综合管廊施工中的应用[J]. 市政技术，2020，v.38；No.218（05）：234-237+242.
        [6]张幸媛. 浅析BIM技术在市政工程综合管廊建设管理中的应用[J]. 名城绘，2020（2）：0403-0403.