引言

随着我国大型综合体、高级酒店、医院等设计和使用功能日益复杂，各类管道布置也越来越多。许多扩建项目已在有限的计划和空间内进行了功能调整。外部的改造，使得内部也相应的增加了大量的功能性管线。因此，水、电、风等各类功能管道的完整布置，从设计到安装，需要引起重视。尤其是在强弱电、给排水、消防、通风空调等密集区域，管道对市政空间和平面造成极大压缩。管道成套安装的标准和合理性，对以后市政功能的使用和设备的安全运行和检修都有很大的影响。

1.BIM技术的概念

BIM全称为buildinginformationmodeling，即市政信息模型，是一种以计算机等技术为辅助技术的多维市政模型信息管理技术，这一技术可以贯穿整个项目，整合所有数据。任何一个项目都有明显的层次性，项目施工过程分为规划、设计、施工、运维这四个阶段。在规划阶段，需要使用三维软件制作出效果图，在设计阶段，需要利用CAD等绘图软件进行设计，在施工过程中，需要有纸质版的施工图纸，在后期运维过程中则需要二维竣工图帮助施工人员作出判断及分析。为保证施工的四个阶段可以有效衔接，避免衔接过程中出现问题，利用BIM技术中的软件系统，将数据整合到同一个数据库中，保证数据的完全统一，项目涉及的每一位工作人员都可以实时观察到项目信息的数据，改变了人们的传统思维，给项目施工带来了极大的便利。

2.BIM技术的特点

第一，全生命周期性，BIM技术可以全方位设计及模拟项目的设计、施工及后期运维阶段。第二，三维可见性，由于人们的审美要求越来越高，设计师对于市政物的结构设计也越来越复杂，二维图纸会给施工带来一定的阻碍。而BIM技术以可视化的优势提供技术思路，将二维转化为三维，以立体结构模型呈现在施工团队的眼前，“所见即所得”看起来更加直观，便于展示及制作报表，根据三维立体图及时整改施工过程中存在不合理的设计，以讨论决策的方式制定全新的合理方案。第三，协调性，BIM技术应用中协同工作是一个明显特点，BIM贯穿于整个复杂多变的工程项目中，对工程的设计、建造做出监管，为了保证工程的质量，施工团队人员涉及多个专业，以个人擅长的领域协调配合。除此之外项目一日未完结，就一日离不开业主、设计单位、工程监理、材料设备供应商的共同参与，利用BIM技术可以协调专业之间的冲突，通过相应的数据提出改进方案，提升沟通效率及施工效率。第四，模拟性，BIM技术的强大不仅可以模拟出施工图，还可以进行日照、通风、节能、安装、紧急疏散及施工进度等方面的模拟。以4D模拟形象生动的做出展示，根据模拟出来的效果选取最科学的施工方案，根据5D模拟实现对成本的管控，在后期运营过程中还可以辅助管理日常运维情况等。

3.市政工程管线迁改特点

1)管线排布复杂，迁改难度大市政工程管线包括电力、燃气、给水、排水、通信、热力等，且各类管线分属不同权属单位，导致各种管线设计和施工均相对独立，缺乏管线间的联合设计与总体协调，管线排布纵横交错、极为复杂，给管线迁改设计和施工带来很大困难，传统设计与施工管理模式造成的问题突出。2)周边环境影响大，场地布设复杂市政工程管线大体沿道路沿线布设，周围市政工程众多，周边环境复杂，市政物和构筑物密集分布，市政物与构筑物、地铁线路、交通设施等均对市政工程管线迁改影响较大。此外，市政工程环境决定管线迁改施工场地狭小、布设复杂，线下分析难以寻找最优布置方案，影响施工进程。3)迁改顺序影响因素多，方案确定困难迁改顺序及施工组织影响管线迁改效率与质量，需综合考虑迁改管线类型、迁改时间、迁改难度、影响管线的因素等，施工组织方案确定困难。

4.管线迁改施工常见问题

城市地下管线迁改具有高度的集约性、科学性和综合性、不可视化和复杂化等特点。地下管线迁改施工属于地下作业及开挖作业，周围环境复杂、施工难度大、工期紧张，对施工要求高。城市地下管线迁改建设地处城市市政密集区域，人流车流大，交通疏导工作压力大，管线迁改工作难度大；其次城市地下管线迁改存在施工环境复杂、地下光线昏暗、通风不畅，入廊管线多样且密集，涉及区域广、施工过程监督难等问题。此外，管线迁改施工工艺技术管控中也存在较多重难点问题，例如管线迁改的防渗止漏一直以来都是一个技术难点，不仅要保证防水材料的准确性，更要做好细部的构造防水和施工工艺工序的控制。管线迁改施工过程中，预埋件及预留孔洞的控制也至关重要，施工过程中需要对多专业图纸进行复核确保预埋预留位置准确，防止因位置不准确后期安装施工对混凝土实体开洞凿除，影响混凝土实体质量。结合和利用ＢＩＭ技术，能够有效解决地下管线迁改施工过程中存在的技术难题，有助于降低管线迁改施工难度。

5.市政管线迁改设计BIM应用

5.1流量与管压分析

根据BIM模型分析市政管线迁改中非电力管线流量和管压。基于管线尺寸、管线形式、流体、流速等信息，分析迁改管线在使用阶段的流量情况，对比拆除管线和迁改管线，考虑使用量增加的问题，据此综合优化管线尺寸和排布，如基于Revit软件分析雨水管线流量，通过街区年降雨量统计数据，计算管网覆盖区域降雨量，修正流经既有雨水管流量，得到新建雨水管管径。可基于BIM模型分析管线管压，验算管线刚度后确定材质。

5.2多维施工管控集成应用

在施工阶段开发部署用于项目建设信息化管理的BIM建设管理平台，其中业务模块用于业务办理，BIM+GIS三维应用场景对BIM，GIS、实景等数据进行有效融合、管理与应用，实现项目和周边环境的全方位立体展示。通过市政工程管线迁改项目工程划分，及对应的EBS和WBS编码，关联BIM构件与业务系统产生的信息，实现进度管理、质量管理、计量支付、安全管理、物资管理等多维施工管控集成应用，业务数据与BIM构件自动关联，实现数据自动推送，数据与BIM模型互联互通，同时可在BIM+GIS三维应用场景中叠加统计图表，对管线迁改施工进行可视化指导，实现工程管理从二维模式向三维可视化、精细化模式升级，全面提升管理水平。

5.3施工模拟

地下管线迁改涉及区域广，在施工过程中常常需要涉及到管线迁改及交通疏导等跟周围环境需相互协调的事项。而这些工作往往最容易影响施工进度，一旦方案没有确定好或者出现问题将会严重耽误施工，影响整个项目进度。在项目前期针对重大施工方案例如管线迁改、交通疏导方案等，结合ＢＩＭ三维模型和周围环境、场布方案进行讨论，分析采取的交通疏导方案对交通的拥堵程度影响，确定适合本项目实际情况且合理的交通疏导方案，将对周围居民及过往车辆的影响降到最小。将管线迁改方案结合ＢＩＭ模型在Ｆｕｚｏｒ等三维模拟软件中进行模拟，并结合航拍对周边场景进行建模，充分将周边环境真实情况在计算机中进行模拟。动态模拟并分析管线迁改方案的可行性以及对周围环境产生的影响，确定出最合理的迁改路径及迁改范围，降低管线迁改的成本，减少对后续管廊施工工期的影响。

5.4孔洞预留及预埋件

在传统施工模式下，由于技术条件等因素的限制，管廊的洞口较难实现提前预留，通常需要等到混凝土浇筑前甚至是管道施工时才能准确确定洞口大小及位置；在混凝土浇筑前临时由施工人员确定的洞口往往大小或者位置易出错、甚至出现遗漏预留。而遗漏的部分及在管道安装时候方能确定大小及位置的洞口，需要采取开洞的方式，会造成洞口钢筋被截断，产生安全隐患，增加施工费用等弊端。利用ＢＩＭ技术在施工前对管道预先进行综合排布，结合施工现场实际情况及班组施工技能水平，提前确定管线排布方案，确定各个管线预留孔洞大小及位置。通过Ｒｅｖｉｔ导出孔洞二维施工图纸，帮助施工现场人员实现精确的孔洞预留，避免施工过程中预留错误或者遗漏预留而导致开洞产生的安全隐患及成本的浪费；保证了施工质量，节约施工成本。

5.5工程施工过程

施工阶段，基于BIM+GIS技术，可实现市政工程环境信息的数字化建造和管理。其一，施工前期，GIS技术可实现周边环境的三维可视化，将勘察信息与GIS相结合，可系统掌握周边环境及地质情况，用于管廊项目施工组织方案的比选与优化；其二，利用BIM模型+GIS技术，可实现管廊模型的数字化模拟，预估施工过程中可能出现的碰撞问题、地下水等地质灾害等，有效规划管廊线路；其三，可实现地下管线迁改项目的自动放样，提高工程施工的效率和质量，可视化、数字化的施工过程也有利于项目各参建方对项目的实时管理和监控，实时掌握项目的进度、成本与质量信息，便于项目的全过程管控；其四，通过物料管理平台可实现物料的生产、运输、安装等信息动态更新，便于实时查询与管理，从而实现管线迁改项目的全过程数字化管理与控制。

5.6运用综合管线

BIM考虑到项目管线布置的复杂性，项目邀请了设计师在设计阶段就建立起综合管线BIM。在BIM管道的集成过程中，熟悉相关国家现行标准的制定、图集的安装、集成布局和确定通过空间的线路。管道的专业人员结合施工方案，管网运行，掌握荷载类型，静荷载，水平和垂直应力场，了解常用支座的类型选择、深化和计算以及共用支架对影响市政结构受力情况等。在建立BIM流程时，应明确定义用于后续施工的支架的形状、间距和分类要求。如果支架形状与图集不同，则应单独计算后确定。另外，在设计阶段建立一体化BIM线路，可以在设计阶段及时掌握管网一体化布局的路径、位置和空间交叉状态，使各管网的整体布局专业系统设备在楼体更加合理规范，减少后期管线变更，最大限度节约投资。

结束语

新时期，随着云计算、物联网、移动互联网等信息技术的发展和工程应用，城市信息化也在悄然改变着我们的生活。对智慧管廊的研究和应用，可有效提升管线迁改建设的水平，这也是智慧城市基础设施建设中的重要一环。管廊系统中应用BIM、GIS、物联网等技术的应用，实现地下管线迁改项目的设计、施工和运维的数字化，大大提高规划设计水平和效率，实现廊内情况的实时监测，针对问题制订可行的解决方案，大幅提升项目全过程的管控水平，实现市政项目管理手段和管控方式的创新。

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