黃希武

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

引言

城市綜合管廊在施工階段要面臨各專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)、管線(xiàn)綜合、進(jìn)度控制、物資人員調(diào)動(dòng)等難題，傳統(tǒng)的人工管理模式在這些工作中都具有效率低下、協(xié)調(diào)困難、錯(cuò)誤率高之類(lèi)的問(wèn)題?；贐IM技術(shù)的強(qiáng)大信息化能力，能夠有效實(shí)施施工過(guò)程模擬、管線(xiàn)碰撞檢查、工程量統(tǒng)計(jì)等施工管理活動(dòng)，進(jìn)而提升施工管理的效果。

一、工程背景

本項(xiàng)目的綜合管廊位于義烏商城大道范圍內(nèi)，其斷面采用兩艙形式，分別為高壓電力艙和綜合艙。高壓電力艙包括110kV電力電纜6回路和220kV電力電纜6回路。綜合艙施工內(nèi)容包括綜合通信10孔、10kV電力電纜24孔以及DN600~DN1000給水管一根?？偝叽鐬锽×H=6.6m×3.6m，通信和給水管艙凈尺寸為B×H=3.75m×3.6m，高壓電力艙的尺寸為B×H=2.55m×3.6m。

二、綜合管廊施工特點(diǎn)及BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

現(xiàn)代化的城市在運(yùn)行過(guò)程中高度依賴(lài)于電力、給排水、通信、天然氣以及集中供熱等功能，這就導(dǎo)致城市地下的管道系統(tǒng)呈現(xiàn)出功能多樣、錯(cuò)綜復(fù)雜的情況，綜合管廊的作用是將以上各種功能的管道集中部署在特定的地下隧道空間內(nèi)，并且這一地下空間在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了檢修、通風(fēng)、排水以及監(jiān)控等功能。

（一）綜合管廊的施工特點(diǎn)

第一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。綜合管廊要為管線(xiàn)系統(tǒng)的檢修、地下空間通風(fēng)、地下空間排水以及投料等設(shè)置專(zhuān)門(mén)的入口或者通道，并且由于其大多設(shè)置于地下，對(duì)構(gòu)筑物的承載能力、抗震性能以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也提出了非常高的要求，而結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性對(duì)施工活動(dòng)造成了很大的難度[1]。

第二，管線(xiàn)集中部署。在有限的空間內(nèi)集中部署各種功能的管線(xiàn)系統(tǒng)，具體實(shí)施過(guò)程中要根據(jù)管線(xiàn)的空間位置合理地安排安裝順序，否則容易產(chǎn)生管線(xiàn)碰撞的問(wèn)題。另外，各種管線(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài)要通過(guò)自動(dòng)化的儀表、強(qiáng)弱電設(shè)備來(lái)實(shí)施控制和監(jiān)控，由于燃?xì)夤艿?、熱力管道以及城市中的燃油管道等也可能部署在其中，增加了火?zāi)爆炸的安全風(fēng)險(xiǎn)。因而綜合管廊內(nèi)還必須設(shè)置火災(zāi)、高溫、煙氣等消防監(jiān)控和探測(cè)設(shè)備。

（二）BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

BIM的核心功能是利用現(xiàn)代化的建筑信息模擬軟件構(gòu)建建筑物結(jié)構(gòu)的三維可視化模型，不同專(zhuān)業(yè)的技術(shù)和施工人員在三維模型的支撐下可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、有效的溝通，這樣可顯著提高施工階段的效率、準(zhǔn)確率以及工程項(xiàng)目質(zhì)量，防止因?yàn)闇贤ú粫扯斐晒ば驔_突、成品和半成品破壞或者其他方面的問(wèn)題。例如，工程技術(shù)人員可利用BIM軟件直接在三維模型上渲染出各種管線(xiàn)的空間走向，幫助各個(gè)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員合理安排工序。

三、BIM技術(shù)在綜合管廊施工中的應(yīng)用

（一）模擬施工過(guò)程

城市綜合管廊從結(jié)構(gòu)到施工都具有高度的復(fù)雜性，并且由于其大多屬于地下作業(yè)，還具有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，這就要求施工單位在整個(gè)施工階段必須采取精確地控制、科學(xué)的安排來(lái)合理地調(diào)度各種施工資源。BIM技術(shù)利用現(xiàn)代化的軟件來(lái)模擬綜合管廊的結(jié)構(gòu)，平面布局、構(gòu)筑物立體結(jié)構(gòu)、管線(xiàn)的部署等都能借助軟件來(lái)構(gòu)造。例如，在平面布局方面可使用國(guó)內(nèi)發(fā)展比較成熟的魯班施工，該軟件采用模塊化的方式集成了大量施工中常用的構(gòu)件，地坪、道路、基坑、腳手架等都可直接利用系統(tǒng)中設(shè)計(jì)好的模塊來(lái)快速地搭建，這樣就形成了一個(gè)虛擬化的施工廠(chǎng)土地[2]。施工單位可借助這些軟件系統(tǒng)來(lái)模擬整個(gè)施工過(guò)程，發(fā)現(xiàn)其施工方案在設(shè)計(jì)上是否存在缺陷或者漏洞，進(jìn)而在正式施工之前就做出有效地調(diào)整。實(shí)際上這種高度的模擬性在此類(lèi)施工中具有極高的價(jià)值，可提前避免很多問(wèn)題。

（二）管線(xiàn)綜合

綜合管廊在有限的空間內(nèi)集中部署了給水、污水、燃?xì)獾榷喾N管線(xiàn)，那么這些管道在綜合管廊空間內(nèi)如何布置就成為設(shè)計(jì)和施工中的難點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員主要利用CAD平面制圖來(lái)實(shí)現(xiàn)管線(xiàn)設(shè)計(jì)，但是在具體施工過(guò)程中卻經(jīng)常出現(xiàn)管線(xiàn)相互沖突的問(wèn)題，有可能是設(shè)計(jì)方案本身就存在問(wèn)題，也有可能是施工過(guò)程中出現(xiàn)了偏差。BIM技術(shù)利用軟件系統(tǒng)將各種管線(xiàn)的立體形態(tài)以不同的顏色渲染出來(lái)，施工人員可借助這些三維模型來(lái)掌握管線(xiàn)的空間路徑，及時(shí)發(fā)現(xiàn)相互沖突和碰撞的位置，有些是管線(xiàn)之間的碰撞，有些是管線(xiàn)和構(gòu)筑物之間的碰撞。在實(shí)現(xiàn)這一管理目標(biāo)時(shí)，主要使用Revit、Navisworks和Dynamo這幾個(gè)軟件，碰撞檢測(cè)由Navisworks軟件來(lái)完成，但是該軟件在檢測(cè)是要使用到NWC文件，該文件可由Revit軟件提供，Dynamo是外掛于Revit的可視化編程工具，可用于創(chuàng)造節(jié)點(diǎn)，當(dāng)管線(xiàn)之間確實(shí)存在碰撞時(shí)，可利用該軟件來(lái)做出參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化，進(jìn)而消除碰撞問(wèn)題。具體的流程可參考圖1。

（三）促進(jìn)各專(zhuān)業(yè)的協(xié)同

綜合管廊施工中涉及到土建、安全、電氣、通信、火災(zāi)報(bào)警、給排水、通風(fēng)空調(diào)等各種專(zhuān)業(yè)，相互之間配合和工序之間的銜接也是施工管理中的一大難題。在傳統(tǒng)管理模式下各個(gè)專(zhuān)業(yè)之間存在一定的技術(shù)壁壘，并不一定能完全理解其他專(zhuān)業(yè)的施工內(nèi)容、注意事項(xiàng)以及成品保護(hù)方面的要求。BIM技術(shù)的三維可視化模型為各個(gè)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)和施工人員提供了可靠的判斷依據(jù)。例如，當(dāng)施工人員利用三維模型發(fā)現(xiàn)各種管線(xiàn)之間的空間布局之后，就可比較有效的判斷出哪些管線(xiàn)應(yīng)該優(yōu)先施工，哪些管線(xiàn)要放在后面安裝，因?yàn)橐坏┌惭b順序不合理，前期安裝的部分管線(xiàn)有可能導(dǎo)致后面安裝的管線(xiàn)無(wú)法達(dá)到指定位置，甚至還要拆除返工才能解決問(wèn)題。各專(zhuān)業(yè)施工人員在這種技術(shù)模式下可實(shí)現(xiàn)更加有效的協(xié)同作業(yè)和協(xié)同管理，能夠較快地理解各自的施工意圖，這種配合之下也會(huì)間接地提升施工進(jìn)度、減少返工造成的物資浪費(fèi)。

（四）統(tǒng)計(jì)工程量

工程造價(jià)管理對(duì)成本控制、進(jìn)度款結(jié)算、竣工結(jié)算都具有不可替代的作用，而統(tǒng)計(jì)工程量又是造價(jià)管理中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)管理模式在主要依靠造價(jià)人員根據(jù)施工圖紙和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)核算工程量，其準(zhǔn)確性、效率以及成本都不太理想，容易出現(xiàn)漏算、重復(fù)計(jì)算之類(lèi)的問(wèn)題。BIM技術(shù)下的軟件系統(tǒng)在構(gòu)造建筑物模型的同時(shí)還可利用其強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)快捷地統(tǒng)計(jì)出工程量，只要建筑物信息、參數(shù)等錄入正確，最終計(jì)算出來(lái)的結(jié)果也不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，關(guān)鍵是其效率還非常高。在Revit軟件、魯班軟件中都設(shè)置有專(zhuān)門(mén)的工程量統(tǒng)計(jì)功能，重點(diǎn)對(duì)混凝土、鋼筋、管材、線(xiàn)纜等主材開(kāi)展工程量統(tǒng)計(jì)。1）混凝土工程量計(jì)算。在計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)的工程量時(shí)，Revit軟件先去構(gòu)建墻體、梁板等構(gòu)筑物的幾何模型，然后根據(jù)具體的參數(shù)，如長(zhǎng)、寬、高等計(jì)算出混凝土的用量。在義烏商城大道項(xiàng)目中就可利用BIM技術(shù)來(lái)核算高壓電力艙和綜合艙的混凝土用量。2）機(jī)電管線(xiàn)工程量統(tǒng)計(jì)。機(jī)電管線(xiàn)的統(tǒng)計(jì)在工程量中占據(jù)了非常大的一部分，Revit軟件中可直接將致電管線(xiàn)的模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入進(jìn)去，進(jìn)而通過(guò)軟件中的明細(xì)統(tǒng)計(jì)功能來(lái)快速獲取管線(xiàn)的長(zhǎng)度信息。這一過(guò)程中主要使用RevitMEP。國(guó)內(nèi)的軟件系統(tǒng)也開(kāi)發(fā)出相同的功能，現(xiàn)在的魯班軟件也能根據(jù)模型參數(shù)直接計(jì)算出風(fēng)管、排水管、消防管線(xiàn)、電纜的長(zhǎng)度。3）鋼筋工程工程量統(tǒng)計(jì)。鋼筋的統(tǒng)計(jì)在信息化水平較低的時(shí)代一直都是一項(xiàng)非常繁瑣的工作，并且經(jīng)驗(yàn)匱乏的人員還很容易出現(xiàn)重復(fù)計(jì)算的問(wèn)題。另外，鋼筋材料的采購(gòu)價(jià)格相對(duì)于其他材料要高出不少，在綜合管廊的建造中會(huì)消耗非常多的鋼筋，根據(jù)工程造價(jià)統(tǒng)計(jì)，一般情況下感鋼筋在土建部分的造價(jià)中可占到三成左右。國(guó)內(nèi)外的BIM軟件都開(kāi)發(fā)出專(zhuān)門(mén)的鋼筋算量功能，例如，國(guó)內(nèi)廣泛使用的廣聯(lián)達(dá)軟件中就具備鋼筋抽樣算量的功能，國(guó)外的Revit extensions能構(gòu)出建鋼筋的模型，進(jìn)而計(jì)算出鋼筋用量。

（五）模擬工程進(jìn)度

工程進(jìn)度管理直接決定了施工單位的合同履約情況，有些施工合同中甚至還規(guī)定了進(jìn)度違約之后的經(jīng)濟(jì)賠償，因此，控制好工程項(xiàng)目的進(jìn)度對(duì)施工單位減少經(jīng)濟(jì)損失具有非常重要的作用。綜合管廊工程隨著時(shí)間的持續(xù)推移，其作業(yè)難度會(huì)逐步增大，因?yàn)楣芫€(xiàn)之間的相互干擾會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，各專(zhuān)業(yè)之間的配合需求也更加密切，這些客觀因素會(huì)在一定程度上延緩施工進(jìn)度。BIM技術(shù)對(duì)建筑工程管理的各個(gè)環(huán)節(jié)都構(gòu)建了信息化的模塊，現(xiàn)階段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了5D管理，其中就包含了進(jìn)度管理。

四、BIM技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

第一，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾赃M(jìn)一步提高。工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)人員也會(huì)借助BIM技術(shù)來(lái)輔助其完成設(shè)計(jì)方案，然后再將其制作成規(guī)范的二維圖紙。施工人員借助其自己的BIM軟件輸入設(shè)計(jì)方提供的建筑信息，構(gòu)建建筑物的模型。但是雙方使用的BIM軟件有可能是不一樣的，這樣就會(huì)造成建筑模型信息產(chǎn)生差異。在未來(lái)的管理中應(yīng)該構(gòu)建設(shè)施和施工的一體化管理平臺(tái)，使各方將BIM軟件統(tǒng)一起來(lái)，提高施工單位對(duì)設(shè)計(jì)意圖的理解程度。

第二，設(shè)計(jì)對(duì)施工的實(shí)時(shí)跟蹤。原則上來(lái)講工程項(xiàng)目施工之前就應(yīng)該將所有的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完畢，并通過(guò)審核確保其中不存在任何設(shè)計(jì)失誤。但在實(shí)踐管理中經(jīng)常采用一邊設(shè)計(jì)、一邊施工的模式。其中存在非常大的弊端，因?yàn)榍捌诘脑O(shè)計(jì)結(jié)果有可能與后續(xù)的設(shè)計(jì)方案不匹配，需要做出一定的調(diào)整?；贐IM軟件來(lái)開(kāi)展這一工作時(shí)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的設(shè)計(jì)變更，因?yàn)锽IM軟件也具有出圖的功能。這樣能大幅降低設(shè)計(jì)失誤對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度造成的影響。

第三，不同專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下土建、電氣、通風(fēng)空調(diào)等各個(gè)專(zhuān)業(yè)之間是相互分開(kāi)的，但是這種模式非常不利于設(shè)計(jì)質(zhì)量的控制。BIM技術(shù)為各個(gè)專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)提供了可能，每個(gè)專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人員都能及時(shí)觀察到別人的設(shè)計(jì)結(jié)果，進(jìn)而間接促進(jìn)施工管理。

五、結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)利用各種先進(jìn)的建筑信息化軟件來(lái)構(gòu)建綜合管廊的模型、模擬施工過(guò)程、控制工期管理、統(tǒng)計(jì)工程量，這些強(qiáng)大的信息化功能將會(huì)大量替代人工管理活動(dòng)，效率和質(zhì)量也比較好，尤其在構(gòu)建綜合管廊的三維模型、促進(jìn)各專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)方面，具有突出的表現(xiàn)。