吴显伟 韩帅 李忠享 唐乐乐 赵晨曦
中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北省武汉市 430010
摘要：在地下空间机电管线管理中，传统的二维设计图纸（平面＋局部剖面）由于对多管线交叉的复杂部位表达不够充分，经常会造成返工或浪费现象，甚至存在安全隐患。BIM技术可以实现三维可视化设计，施工人员据此可以快速地读取数量、体积等进阶分析所需信息，且信息关联性能维持数据的一致性。将BIM技术应用到地下空间机电管线优化中，通过可视化、三维立体的方法，可以解决地下空间机电管线交叉碰撞问题，提升地下空间的使用效率，保证机房管线有序排列。
关键词:地下管线；地下管线探测；BIM技术；碰撞检查
引言
管线综合一直是机电安装工程的重点难题，管线综合是由多专业协作完成，但是传统二维管综设计与深化有很大的局限性，如隐藏在空间上的碰撞矛盾与问题难以彻底的暴露，管线综合表达不够准确合理，为施工现场留下了不可控的弊端因素，直接或者间接造成经济损失。信息技术已然成为公路产业生产与管理的关键因素，公路信息模型(BuildingInformationModeling)被认为是公路行业的又一次信息技术革命，以高效、智能的三维数字技术作为基础，并以其独特的工作方式将项目信息集成汇总，最终生成数据模型。BIM不仅仅是单一或多个软件集合，更重要的是信息集成的管理方式。BIM技术辅助机电设备安装施工，相当于对公路设计的提前“预演”及图纸的“三维校核”，实现保质提效的目的，同时基于网络协同平台的基础上，确保多专业工程信息获取及时准确，破除各专业间的信息壁垒、数据孤岛的现象，实现专业间的信息共享，同时满足国家倡导的绿色施工的理念要求。
1BIM技术发展简介
1975年，查理·伊斯特曼提出的公路描述系统被认为是BIM的前身，即以数据转换为基础，在三维公路信息模型与二维平面图纸之间建立关联，在进行图纸修改时只需要在三维模型中进行操作，二维平面图纸就会同步自动更新。近年来，计算机技术的飞速发展，硬件与软件水平大幅度提高，BIM技术在公路领域内得到了很大的重视，应用面很广泛。BIM理念首次被引入中国是在2004年，在引进的最初阶段发展速度缓慢，到2010年才开始在公路工程领域快速发展，并得到了政府的扶持。
2BIM技术在城市地下综合管廊施工管理中应用的必要性
随着经济的不断增长，城市建设的力度日益加强，但我国人口众多，城市规模不断增大，对交通造成了较大的压力。为了缓解道路交通压力和城市基础设施不足等问题，管廊工程的建设将有效解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题，是创新城市基础设施建设，提升新型城镇化发展质量的重要举措。城市地下综合管廊的建设，由于其工程环境复杂、管线高度集中且种类繁多、附属设施庞大、管线出口及交叉口异形结构复杂等特点，给施工带来了极大的不便。BIM技术的应用是科技水平在理论研究和工程实践基础上总结出来的一种信息化技术手段。BIM带来的施工管理模式变更，大程度地实现了公路专业人员整合，实现了信息共享及跨职能、跨专业、跨企业团队的高效协作，为企业集约经营、施工精益管理提供了强大支撑。
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图1
3BIM模型建立
3.1地下管线模
地下管线模型的建立可采用Microstation平台，以地下管线成果表为数据源，通过二次开发实现地下管线模型的自动化创建。地下管线成果表的关键字段信息可以总结为2类：一类为描述管点本身的点状信息；另一类为描述管点与管线连接关系的线状信息。地下管线成果表中的管点编号、管线点类别、平面坐标、高程和埋深用来确定空间上的点位和点形态，连接点号、管径或断面尺寸、管线点类别用来确定管点与管点的连接形态。
3.2图纸审查
在开展BIM深化设计工作时，在图纸审查环节，需由施工企业各专业负责人与BIM专业负责人一同对施工图纸内容进行审核，并将审核结果与图纸会审结果进行比较，确认是否存在明显差异。图纸审核需要在专业负责人的配合交流下，对图纸内容的真实性和完整性进行调查分析，并做好图纸审查中问题的记录工作，确保图纸信息真实、有效。根据图纸审查结果，及时与设计部门交流，以保证图纸内容的完整性和精准性。
3.3桥梁模型
桥梁建模软件可采用OpenBridgeModeler(OBM)，模型建立流程可归纳为：（1）在OBM中新建模型，参考包含横断面和纵断面信息的路线模型；（2）进行上部结构（桥面板、箱梁、小箱梁、空心板、钢梁、横撑架等）横截面设计和下部结构（桥墩、桥台等）模型的构建，设定模板参数，调整OBM中已有下部结构的参数，快速构建全线下部结构模型，并储入模板库中；（3）根据实际情况选择桥梁类型，确定布跨线位置；（4）选择相应的上部结构组件模板布置桥梁上部模型；（5）放置桥梁下部结构组件模型；（6）设置上部结构模板中的参数，控制桥梁的超高，完成OBM中桥梁模型的创建。
3.4项目样板创建
在完成项目图纸审查工作以后，需要由BIM土建工程负责人与BIM机电负责人结合二维图纸，完成工程模板的建造工作。不管是土建样板，还是机电样板，都要根据相同标高、轴网、项目基点要求进行建造。其中，在土建项目样板中，包含标高、轴网、族库等内容。在机电项目样板中，包含标高、轴网、专业系统、过滤器等。对于文件格式的选择，应以．rte格式为主。在创建项目样板过程中，发现地下二层防火分区通风平面图（非人防区域）风管与结构梁相撞，结构底图和楼梯详图中梁的位置不同，甚至一些区域没有预留风管尺寸。为解决这一问题，通过和BIM设计方进行沟通联系，认为此处结构应具体看楼梯详图。查看详图后，将此处的正压送风管管径由1800mm×700mm修改为2000mm×400mm，多叶送风口修改为400mm×（2600＋250）mm。
3.5碰撞检查在协同设计中的应用
在协同设计过程中，碰撞检查贯穿整个过程。通过进行碰撞检查能够使各专业在进行设计时能够有效地联系在一起，在设计过程中就可以对方案进行优化以及同步更新。在协同设计中碰撞检查承担的是制约与平衡的角色，促使各专业之间达到“求同存异”的结果。随着设计工作的不断深入，通过碰撞检查进行各专业之间的协调，对发现的各种冲突进行解决，在设计阶段将碰撞问题解决，避免在施工过程中进行重大变更甚至是返工，能够降低工程建设成本，并有效地缩短建设周期。
结束语
由于公路工程本身的专业性与复杂性，在实施过程中容易出现碰撞问题，对工程的质量与进度都会产生很大的影响，采用BIM技术可对碰撞问题有效地避免与解决。采用协同设计来加强各专业之间的联系，使碰撞问题在设计阶段就得到解决，提高设计工作的效率及准确性，避免因未及时发现碰撞问题在施工阶段产生重大变更或者返工。在施工阶段进行碰撞检查可查漏补缺，及时发现一些在设计阶段忽略的问题，及时提出解决方案，提高施工效率与质量。随着BIM技术的不断发展，其在公路工程领域的应用将会越来越广泛。
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