BIM技术在综合管廊中的应用及前景分析_杨峰.pdf

广东建材2023年第2期近年来我国城市化进程不断加快，人口密度不断增加，城市人口呈现聚集化，这对城市的规划建设和管理提出了更高的要求。但是由于当前的城市空间规划不够合理，尤其是地下空间的利用规划较混乱，导致城市地下空间发展利用不合理。城市综合管廊是集合多种管道、线路为一体，综合布线建设的构筑物。其特点是可以收纳管线种类多，开挖次数少，方便运营维护。西方国家在上世纪就已经大范围建设应用。为解决城市建设这一现象，国家大力支持综合管廊建设，掀起综合管廊建设热潮。在此种背景下，BIM技术也迎来了发挥其特长的机会。早在2014年，国家发布了 关于开展中央财政支持地下综合管廊试点工作的通知，提出了在25个城市建设综合管廊1。2015年8月，国家又提出到2020年建成并运营一批城市综合管廊，其水平达到国际先进水准2。2016年，国家发布 20162020年建筑业信息化发展纲要，提出要不断提高建筑业信息化水平，促进BIM技术的发展及应用3。1 综合管廊建设现状近年来，城市建设发展速度突飞猛进，但是基础设施建设不足，尤其是地下基础设施建设跟不上步伐。例如，一些城区被复杂的架空线路密集覆盖，影响了城市容貌；管道、管线因维护更新而不断开挖，影响居民生活。城市综合管廊可以同时容纳多种管线，可以改善此类“拉链道路”问题，能够改善城市容貌，提高城市美化程度4。因此，越来越多的城市开始建设城市综合管廊。1.1 建设特点与意义综合管廊也称“综合管道”、“综合管线箱廊”，是城市地下管道的综合走廊，它将给排水、热力、电信电缆等敷设在同一条隧道内，并集中进行管理的市政基础设施。现代城市综合管廊对于城市正常运行具有重要意义5。近年来城市发展迅速，城市新型城镇化不断加快。城市综合管廊能够提高城镇化质量，通过承载城市综合管线，保证城市的血液流转，这对现代城市建设具有重要意义。综合管廊真正能做到既重视地下基础设施建设，又兼顾地上建筑物使用和发展，更能处理好长远期城市规划和工程建设，实现一次投资，长期受益的效果。城市综合管廊的建设，有利于更好的拓展和利用地下空间。我国城镇化提高的过程中，大量人口聚集到主要城市，其配套的城市基础设施需求越来越高。通过综合管廊集中敷设各种管道线路，可以有效缓解城市发展给基础设施带来的压力。综合管廊有助于城市设施正常运行。城市综合管廊集合给排水、热力、燃气、电信电缆等管线为一身，同时方便运营、监测、维修，可以有效提高基础管线设施的运转效率，减少突发灾害和人为的破坏。一旦发生突发灾害，又可以降低基础设施的维修难BIM技术在综合管廊中的应用及前景分析杨 峰（福建工程学院；福建林业职业技术学院）【摘要】在当前不断扩大城市化建设的背景下，综合管廊作为一种新型管道解决方案，通过集合各种管线到统一的管廊构造物中，能高效布线、高效施工，提高地下空间使用率，适应现代化建设需求。BIM技术的应用，在工程领域是较大的技术变革，它通过计算机模拟构造物，实现设计和施工的可视化、模拟化等，提高了设计和施工效率。本文研究了综合管廊在设计、施工、运营过程中应用BIM技术的现状，阐述了在综合管廊中应用BIM技术，能够提高其信息化、智能化水平，更加符合当前城市建设需求，在未来的综合管廊建设中，具有良好前景。【关键词】BIM；综合管廊；研究与应用；市政工程基金项目 2019年福建省教育厅中青年教师科研项目课题“BIM技术在城市综合管廊中的应用研究”（JAT191267）.综合论述-95广东建材2023年第2期度6。城市综合管廊建设，能够拉动城市建设资本投入，拉动经济增长，对经济发展具有推动作用。1.2 综合管廊建设历程城市综合管廊技术最早开始于1833年的法国，随后英国、德国、瑞典、西班牙、俄罗斯、日本等国家陆续开始建设，综合管廊的断面尺寸和里程也不断增长。1963年，日本制订了 有关修建共同沟的特别措施法，到1992年即完成了300多公里的综合管廊。1958年，北京建设了第一条长度为1000米的市政综合管廊。1994 年上海在浦东新区建设了长度为11.125km的综合管廊7。2015年，我国规划了第一批综合管廊建设试点城市名单，主要有包头、沈阳、哈尔滨、苏州、厦门、十堰、长沙、海口、六盘水、白银等。2016年，国家公布了第二批综合管廊试点城市，其中有郑州、广州、石家庄、四平、青岛、威海、杭州、保山、南宁、银川、平潭、景德镇、成都、合肥、海东等15个。建设综合管廊的城市不仅有以上25个城市，国内其他城市也陆续进行城市综合管廊设计和施工。截止到2022年6月，国内有279个城市、104个县，开工建设的城市综合管廊项目有1647个、总计长度5902公里。综合管廊投资属于市政公用设施行业，2016年起，我国地下综合管廊投资完成额逐年下降，但是2021投资金额为538.9亿元，首次恢复增长，涨幅为18.8%。地下综合管廊的建设，减少了“马路拉链”问题，提高了城市应对突发灾害能力既促进了就业，也促进了城市基建改革。2017年-2021年地下综合管廊投资情况见图1。1.3 城市综合管廊前景十三五期间，我国城镇化水平不断提高，综合管廊建设也不断推进。2022年，住建部和国家发改委发布“十四五”全国城市基础设施建设规划。规划中计划将大力建设地下综合管廊系统，并提高管线建设和运营能力，推进老旧城市管网改造。随后，多项关于未来地下市政基础设施建设的文件中都提出了“数字化、智能化”的要求。仅在2022年上半年，全国就有68个综合管廊项目在建设，计划规模285千米，总预算294亿元。管廊建设是城市发展的内在需要，推进城市地下综合管廊建设是改进城市基础设施的重要环节。综合管廊的建设在我国发起较晚，发展时间较短，尚有较大的发展空间。因此，预计在2022年后我国管廊建设将进入一个更加平稳的阶段。作为拉动经济增长的一个重要措施，政府也将持续推进综合管廊建设。综合管廊试点城市、城市新开发片区的地区市场需求较为旺盛。各地城市新区开发和城市更新建设，不断尝试综合管廊建设，来提高城市地下空间利用率。例如，南京江北新区“十四五”规划中提出“加强城市地下基础设施建设，完善地下综合管廊体系，提升地下基础设施智慧化水平”。重庆综合管廊建设“十四五”规划中提到，在规划期内，要建设815公里综合管廊，新区道路综合管廊配建率不小于百分之三十。2 BIM技术发展现状在我国的“十三五”建设时期，相关部门促进建筑行业发展，提高工程信息化程度。2017年2月，我国发布了 关于促进建筑业持续健康发展的意见，文件要求推动技术创新，推广BIM技术。截至到2020年9月，国内共发布了百余项促进、引导和规范BIM政策。当前，诸多国内外优秀工程与BIM技术结合，发挥出了BIM技术的先进性。新时期，国家发布 推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见，明确促进在建筑行业应用BIM，促进产业基础能力提升。为了适应当前BIM的飞速发展，国内各高校逐渐重视BIM人才的培养，陆续开设BIM相关课程，培养了很多BIM软件开发和应用人才，为后续BIM技术应用于各种专业建设奠定了基础8。3 BIM技术在综合管廊应用3.1 当前应用现状BIM 技术在综合管廊项目中的应用起步较晚。近几年，通过国家大力推广，BIM技术已在一些市政工程项目中应用，其中包含多个综合管廊项目。其应用的特图1 20172021年地下综合管廊投资完成额度综合论述-96广东建材2023年第2期点和效果主要有以下几个方面：3.1.1 方案比选在管廊施工前，通过三维建模，BIM技术可以直观展示现场情况。对于特殊部位的施工，BIM技术可以进行施工场景模拟，通过施工方案对比，可以确定最佳施工方案。在模拟过程中，既能提前预知管廊施工的安全隐患，又能对比施工效率，选择物料、时间成本低的施工方案，可以实现缩短工期、降低成本的效果。3.1.2 进度控制BIM技术可以建立三维模型，结合施工进度，可以实现综合管廊建设的四维管理。通过BIM技术的施工模拟，可以展示施工的整个过程，更有利于把控重点项目和难点项目。针对管廊项目各部分施工特点，调整人力物力和施工进度，实现时间和资源合理分配，能够优化施工进度9。3.1.3 管理监控BIM软件平台可以有效监控管廊建设过程。道路和管道工程建设的管理，通常是粗放式管理，应用BIM技术的模拟施工与检测平台，可以提前发现问题，并在施工过程中实时监控，及时进行分析和纠正。通过地面相关传感器和激光扫描采样，BIM施工监控平台可以对数据进行分析，可以有效避免管廊的错位、偏移等情况。对于有难度的施工部位，施工演示和监测功能可以让施工人员更容易理解施工的步骤与过程。3.1.4 多方协调综合管廊的建设涉及业主方、设计方、监督部门等，各管线单位、运输部门和相关施工单位等相互间沟通协调。采用BIM技术进行可视化虚拟建造、风险分析和协同管理，在项目实施中，创建 BIM协同平台，通过组织BIM专题例会进行交流，各参建方能积极融入到BIM协同平台体系中去发现问题、解决问题，避免返工，有效地控制建设风险，协调各方也更加快捷方便。3.2 应用中存在的问题3.2.1 BIM软件普及力度不够我国BIM技术发展时间较短，软件应用带来的效益较小，BIM技术广泛推广应用难度较大。BIM技术应用在综合管廊等项目规划和设计中，需要统一的BIM数据转换标准，用于数据共享，但当前我国的标准不能满足使用要求。我国目前的建设项目，都存在着施工工期紧的难题，在这样的情况下，急促应用BIM软件，有可能发生误工问题。所以，设计企业、施工企业应用BIM技术的动力不足。3.2.2 综合管廊BIM软件不足我国的BIM技术发展碎片化，不认同的专业无法协同，模型也很难通用。BIM技术应用于综合管廊，需要项目各方的协同配合。传统的设计、施工模式不能满足管廊建设的建设全过程需要，故现阶段BIM不能全满足综合管廊的建设需求。城市综合管廊属于地下构造物，在设计阶段，需要对项目的地质情况及地下的工程结构物有较为准确的了解。但是实际工程当中，通常缺少对线路涉及区域有较为完整的地质和地下建筑物资料，所以应用BIM软件在设计阶段用BIM软件时有很大难度。以上原因造成BIM技术在综合管廊建设项目中应用率较低。3.3 推广应用的策略3.3.1 大力推广BIM软件应用推广使用BIM技术，需要从政策支持、资金支持和市场调控来进行。政府指导行业完善 BIM 相关标准。教育相关部门要积极与行业接轨，培养基础软件人才，扩大BIM软件的受众基础。3.3.2 推进管廊BIM技术标准建设我国综合管廊建设进入高速发展期，推进管廊BIM技术标准势在必行。国家先后发布了综合管廊相关规范，例如 城市工程管线综合规划规范、综合管廊工程总体设计及图示、现浇混凝土综合管廊、综合管廊缆线敷设与安装、综合管廊供配电及照明系统设计与施工、综合管廊监控及报警系统设计与施工 等，但是在BIM应用方面，还缺少较多有效通用技术标准。只有加大力度推进综合管廊的BIM技术标准建设，才能使综合管廊建设与BIM技术的推广结合起来，起到互相促进的作用。4 BIM技术在综合管廊中应用前景分析4.1 城市发展需求近年来，城市发展迅速，2021年全国城市建成区面积 6.24 万平方公里，同比增长 2.80%，如图 2 所示。2021年，全国市政设施固定资产投资2.75万亿元，同比增长4.93%，如图3所示。其中，道路桥梁占城市市政设施固定资产投资的比重最大，为36.8%；轨道交通、排水和园林绿化投资分别占23.1%、9.9%和7.3%；地下综合综合论述-97广东建材2023年第2期管廊投资占比不断增长，2021年为 2.1%，如图 4所示。城市的快速发展，综合管廊的建设需求进一步提高。应用BIM技术可以使综合管廊建设更加高效。4.2 技术特点及效益现代城市建设过程中，需要将各类市政管线整合，才能更有效地利用地下空间。应用BIM技术建设综合管廊，可以建成城市地下智能化管道网络，更好的在城市服务中发挥作用。综合管廊建成后，其特有的结构形式，能够保证较长的使用寿命，一次投资，长期使用。在漫长的使用期间，BIM技术将为综合