BIM視野下城市地下綜合管廊現(xiàn)代化施工管理應(yīng)用體系研究

梁承龍 彭來(lái)

摘要：文章以某地下綜合管廊項(xiàng)目為背景，應(yīng)用BIM技術(shù)，融入智能制造與智慧管理，探索基于BIM的現(xiàn)代化施工管理體系，并采用智能制造解決方案，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化裝配安裝、臨建設(shè)施的參數(shù)設(shè)計(jì)以及鋼筋料單無(wú)縫傳遞數(shù)控機(jī)床加工;采用智慧管理解決方案，實(shí)現(xiàn)BIM模型的優(yōu)化與精準(zhǔn)，深化項(xiàng)目施工與設(shè)計(jì)的協(xié)同，利用無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)實(shí)現(xiàn)全真場(chǎng)地分析與土方的計(jì)算，為精細(xì)化施工管理提供有效手段。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);地下綜合管廊;智能制造;智慧管理

0 引言

作為有效解決城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)矛盾的新模式，城市地下綜合管廊的建設(shè)得到各地政府的普遍關(guān)注。它集電力、電信、燃?xì)狻⒐?、給排水等各種管線于一身，與人們的日常生活息息相關(guān)，為城市居民安居樂(lè)業(yè)提供堅(jiān)實(shí)保障，是城市健康運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是促進(jìn)城市地下空間綜合利用開(kāi)發(fā)的重要舉措，被譽(yù)為城市“生命線”[1-3]。但綜合管廊管線密集繁亂，施工工藝復(fù)雜，特別在一些老城區(qū)，施工場(chǎng)地狹小，阻礙交通，在一定程度上阻礙了綜合管廊的建設(shè)，不利于城市改造與升級(jí)[4-5]。

隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，在推動(dòng)智慧城市建設(shè)和交通強(qiáng)國(guó)的道路上，以BIM（Building Information Modeling）技術(shù)作為信息化手段，不斷應(yīng)用到市政項(xiàng)目中，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的虛擬建造，豐富完整的數(shù)據(jù)信息傳遞到各個(gè)參建方，避免信息的缺失和遺漏，結(jié)合三維可視化技術(shù)進(jìn)行各種性能的模擬與應(yīng)用，有效地指導(dǎo)施工，提高生產(chǎn)效率，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息化、智能化、效益化[6]。

本文探討B(tài)IM視野下城市綜合管廊現(xiàn)代化施工管理應(yīng)用體系，融入智能制造與智慧管理，以實(shí)際項(xiàng)目為案例，應(yīng)用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效、新型的現(xiàn)代化施工管理體系，有效推動(dòng)智慧管廊建設(shè)，為加快建設(shè)智慧城市的進(jìn)程提供解決方案，進(jìn)一步提升城市品質(zhì)，為建設(shè)智慧、綠色、生態(tài)的舒適區(qū)提供技術(shù)支持。

1 項(xiàng)目概況

本工程為某市新區(qū)的地下綜合管廊工程，沿道路的南側(cè)綠化帶設(shè)計(jì)，總長(zhǎng)6.8 km。工程范圍內(nèi)，該地下綜合管廊穿越湖泊102 m，與旁邊立交橋部位銜接，主體結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分兩次澆筑，雙倉(cāng)管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面凈空尺寸為4 m×3.1 m管道倉(cāng)、2.5 m×3.15 m電力倉(cāng)，如圖1、圖2所示。

本工程由中國(guó)中鐵四局集團(tuán)有限公司承建，是中鐵四局在廣西的重點(diǎn)性工程項(xiàng)目。

2 工程難點(diǎn)與實(shí)施基礎(chǔ)

2.1 工程難點(diǎn)

該項(xiàng)目除體量巨大外，還存在以下難點(diǎn)：

（1）項(xiàng)目地質(zhì)復(fù)雜，還需要穿越102 m的湖泊;

（2）項(xiàng)目與沿線多個(gè)項(xiàng)目存在立體交叉位置，關(guān)系復(fù)雜;

（3）項(xiàng)目管廊出倉(cāng)管線與道路管線關(guān)系復(fù)雜;

（4）項(xiàng)目工期緊張。

2.2 實(shí)施基礎(chǔ)

為建立建筑信息化人才培養(yǎng)體系，公司積極與高校院所開(kāi)展合作，發(fā)揮廣西交通職教集團(tuán)資源優(yōu)勢(shì)，與廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院BIM中心建立產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，其后者參與編寫(xiě)了《南寧市市政工程BIM實(shí)施指南》并為城市地下管廊工程BIM應(yīng)用提供了系統(tǒng)的實(shí)施綱領(lǐng)。

3 組織架構(gòu)與技術(shù)體系

3.1 組織架構(gòu)

基于BIM技術(shù)施工管理工作需要組建工作小組，落實(shí)職責(zé)分工，制定BIM應(yīng)用目標(biāo)，編制實(shí)施計(jì)劃，并安排協(xié)調(diào)專(zhuān)員，協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)施工和虛擬建造，BIM項(xiàng)目經(jīng)理、BIM工程師、BIM建模員以及現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)專(zhuān)員共同組建BIM項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，其工作小組職責(zé)分工如表1所示。

3.2 現(xiàn)代化施工管理體系

本工程應(yīng)用BIM技術(shù)，融入智能制造與智慧管理，探索新型現(xiàn)代化施工管理體系，具體如圖3所示。

4 基于BIM技術(shù)現(xiàn)代化施工管理應(yīng)用體系的建設(shè)4.1 智能制造解決方案

4.1.1 Rebro機(jī)電預(yù)制加工

用Rebro軟件進(jìn)行管廊內(nèi)機(jī)電專(zhuān)業(yè)建模，快速管綜優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖4所示，然后根據(jù)管道連接方式設(shè)置螺口長(zhǎng)度，最終生成含螺紋段長(zhǎng)度的管道下料單，并做編號(hào)處理，最后嚴(yán)格按照料單尺寸進(jìn)行工廠預(yù)制加工備料，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化裝配安裝。

4.1.2 構(gòu)件庫(kù)參數(shù)化設(shè)計(jì)

為降低措施項(xiàng)目成本、提高施工效率，公司研制了“咬合式混凝土圍擋基礎(chǔ)”專(zhuān)利，如圖5所示，并將專(zhuān)利構(gòu)件模型通過(guò)Revit二次開(kāi)發(fā)集成到參數(shù)化族庫(kù)套包，同時(shí)族庫(kù)套包與當(dāng)?shù)貎r(jià)格信息相關(guān)聯(lián)，最終實(shí)現(xiàn)臨建設(shè)施參數(shù)化設(shè)計(jì)、裝配化施工、智能化組價(jià)。

4.1.3 鋼筋智能數(shù)控制造

為實(shí)現(xiàn)全專(zhuān)業(yè)智能制造的目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)積極探索鋼筋工程智能制造技術(shù)路線，在項(xiàng)目部建成了鋼筋數(shù)控加工廠，研究基于Tekla平臺(tái)的鋼筋數(shù)控加工技術(shù)。目前已實(shí)現(xiàn)管廊標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)鋼筋精準(zhǔn)套料，料單無(wú)縫傳遞數(shù)控機(jī)床加工的階段性成果，向?qū)崿F(xiàn)全流程鋼筋智能加工的目標(biāo)邁出重要一步。如圖6所示。

4.2 智慧管理解決方案

4.2.1 精細(xì)化建模

針對(duì)線型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目“異形結(jié)構(gòu)多”“數(shù)據(jù)體量大”等特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用Bentley系列軟件作為智慧管理模塊的軟件實(shí)施體系。Bentley的Microstation具有較好的形體建模能力，能夠很好地處理管廊底板因不同地形坡度間連接產(chǎn)生的標(biāo)高錯(cuò)位的情況，使得BIM模型更加精準(zhǔn)，更加精細(xì)。

4.2.2 協(xié)同管理平臺(tái)

使用PW協(xié)同管理平臺(tái)進(jìn)行項(xiàng)目施工與設(shè)計(jì)的協(xié)同溝通，施工現(xiàn)場(chǎng)可在ipad端模型上，對(duì)設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行云線標(biāo)記注釋?zhuān)⒁绘I發(fā)布至設(shè)計(jì)單位，拋棄了索引復(fù)雜的碰撞報(bào)告形式，提高了變更確認(rèn)效率。

4.2.3 全真場(chǎng)地分析與土方計(jì)算

采用Smart3d進(jìn)行無(wú)人機(jī)影像處理，生成地形實(shí)景三維模型，再利用地形BIM模型分析永久性農(nóng)田影響情況、邊坡處理情況、施工臨建布置情況等，實(shí)現(xiàn)全真場(chǎng)地分析，助力精細(xì)化施工管理。

運(yùn)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)結(jié)合曲面疊加計(jì)算體積的方法，快速開(kāi)展管溝內(nèi)土石方的挖運(yùn)分析與運(yùn)算;將施工場(chǎng)地填挖前后地貌POS信息照片導(dǎo)入Smart 3D軟件中將其處理為三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入Civil 3D軟件中，得出相應(yīng)的挖方量、填方量和凈挖方量，為工程預(yù)結(jié)算提供可靠的依據(jù)。

4.3 基礎(chǔ)應(yīng)用實(shí)施

本項(xiàng)目以BIM軟件-Revit軟件作為核心建模軟件，項(xiàng)目組廣泛挖掘BIM應(yīng)用價(jià)值，提高BIM模型的復(fù)用性，采用LOD400作為建模深度并服務(wù)于施工管理，有計(jì)劃地實(shí)施了一系列BIM技術(shù)應(yīng)用，具體包括：預(yù)留預(yù)埋深化設(shè)計(jì)、液壓模車(chē)施工工藝模擬安裝過(guò)程應(yīng)急逃生模擬、模板支撐體系720全景交底、專(zhuān)利構(gòu)件AR技術(shù)交底、VR安全體驗(yàn)館等。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目通過(guò)BIM技術(shù)應(yīng)用，融入智能制造與智慧管理，探索創(chuàng)建基于BIM的現(xiàn)代化施工管理體系，其具體應(yīng)用評(píng)價(jià)如下：

（1）采用智能制造解決方案，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化裝配安裝、臨建設(shè)施的參數(shù)設(shè)計(jì)以及鋼筋料單無(wú)縫傳遞數(shù)控機(jī)床加工。

（2）采用智慧管理解決方案，實(shí)現(xiàn)BIM模型的優(yōu)化與精準(zhǔn)，深化項(xiàng)目施工與設(shè)計(jì)的協(xié)同，利用無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)實(shí)現(xiàn)全真場(chǎng)地分析與土方的計(jì)算，為精細(xì)化施工管理提供有效手段。

（3）BIM的精細(xì)化模型、三維可視化技術(shù)以及模擬優(yōu)化等特性有效地指導(dǎo)施工，提升施工質(zhì)量。

（4）本項(xiàng)目基于校企合作，不僅為公司實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化施工管理體系奠定基礎(chǔ)，也成功探索了一套產(chǎn)學(xué)研人才培養(yǎng)的解決方案，為后期深入校企合作提供項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。

通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施與BIM技術(shù)應(yīng)用，融合智能制造與智慧管理，不僅提升地下綜合管廊施工品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的信息化、智能化、效益化，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化施工管理奠定基礎(chǔ)，而且有力保障了城市健康運(yùn)行。與此同時(shí)基于校企合作的模式也成功打造了一套產(chǎn)學(xué)研人才培養(yǎng)的解決方案，具有良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

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收稿日期：2020-06-10