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BIM技术助力综合管廊建设

时间:2016-12-27    来源: 鲁班咨询     BIM编辑:琚艳芳

  李克强总理3月5日在政府工作报告中提出,2016年开工建设城市地下综合管廊2000公里以上。7月,南方突发汛情,进一步凸显了我国城市建设的短板,李克强总理在岳阳防汛工作会议中明确要求各地要针对防汛抗洪中暴露出来的问题,下决心补上城市地下综合管廊和小型水利工程这“两大短板”,必须要加快地下管廊建设,尽快补上城市的历史欠账。各地纷纷响应国家推进综合管廊建设的号召,制定相应的综合管廊发展规划。

  根据相关统计,目前我国城市地下管廊已突破1000公里,今年新开工建设规模大约是现有规模的2倍,我国综合管廊建设正在加速推进。不得不说,相较于国外的综合管廊建设水平,我国的综合管廊发展较为缓慢,这主要是受资金短缺、政策法律层面不健全等因素制约,但是随着相关政策推广与PPP模式的加速落地,综合管廊迎来政策春风,建设已箭在弦上。

  综合管廊的快速发展将带来很多机会,许多设计单位、施工单位“摩拳擦掌”,想要在综合管廊的建设中分得一杯羹。但是,面对这一不算陌生的“新生”事物,国内拥有综合管廊设计、施工经验的建筑企业并不多,即使是有经验的设计、施工单位,综合管廊施工难度大,又是摆在面前的一道难题。

  综合管廊施工难度大

  1.管线高度集中,管线复杂

  综合管廊工程,又称城市的“生命线”,就是在地下建造一个隧道空间,将电力、通信、供水、排水、燃气等各种管线集于一体,实现地下空间的综合利用和资源的共享。据统计,目前我国共有30多种城市地下管线,除市政排水管线外,其余均由各产权单位负责建设和管理,多家单位参与进来就会加大设计、施工及后期运维管理的难度。

  2.建设地段繁华,建设难度大

  《城市工程管线综合规划规定》中指出:综合管廊宜建设在交通运输繁忙或工程管线设施较多的机动车道、城市主干道以及配合兴建地下铁道、立体交叉等工程地段;城市广场或者主要道路的交叉处。建设时,势必会影响当地的交通与人们的日常生活。

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  图1 综合管廊示意图

  3.地下防水难度大

  防水是地下工程面临的普遍问题,有一说法称“十缝九漏”,综合管廊的细部构造包括施工缝、变形缝、穿墙套管、穿墙螺栓等部位,必须要做好防水措施,施工单位必须给予重视。否则,工程竣工后,出现渗漏现象,相关人员不能轻易地刨掘道路对工程进行维修与修补,将会带来巨大损失。

  BIM助力综合管廊建设步入快车道

  1.BIM技术在设计阶段的应用

  可视化功能协助关键结构设计。综合管廊的隐蔽工程众多,以往只能依靠设计人员的想象力去设计,难道会出现纰漏。BIM软件拥有强大的可视化功能,可以实现综合管廊廊体任意角度剖切,协助设计人员查看隐蔽工程的空间与结构。另外,综合管廊中管线众多,穿插频繁,管线标高难免会出现碰撞,BIM软件也可以协助设计人员查看各支管的信息和精确测量管道间距离,实现最优的设计方案。

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  图2 平面图

  设计方案仿真。对管廊位置、管廊宽度、高度、各分支管线接口设计、各种附属的安装口、通风口、监控中心结构设计、人防密闭门、通风设备、应急逃生出口等方案内容进行建模、仿真分析,对参数化视图进行实时渲染,提前模拟设计效果,对比分析,从而优化设计方案。

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  图3 基坑支护方案模拟

  2.BIM技术在施工阶段的应用

  图纸审核。图纸会审是项目开工前重要的一项工作,各参建单位(建设单位、监理单位、施工单位、各种设备厂家)对图纸进行审查,排除专业图纸间、平立剖图之间的矛盾和错漏的地方。图纸会审的重点审查图纸是否违反了有关规范和规定、审查燃气管道是否与其他专业在空间位置上有冲突、审查图纸是否满足工艺及施工需要。将各专业的模型组合起来,检查组合之间的合理性,检查廊体结构与结构之间的冲突,结构与机电间的冲突,机电与机电之间的冲突等,将所有的冲突与交叉暴露出来,根据碰撞结果及时调整设计方案,从而提高纸复核的效率。

  管线排布优化。在碰撞检查的基础上,利用BIM技术的虚拟建造功能,结合原有设计图纸的规格和走向,对给排水等各专业管线排布进行优化,改进原有的管线排布冲突,合理优化管线布置。管线优化可以在施工前,提出最优的管线排布方案,有利于减少设计变更,避免实际施工过程中,因排布冲突造成的返工成本,提高施工效率。

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  图4 机电管线综合优化调整效果图

  施工模拟。综合管廊一般位于交通运输繁忙或工程管线设施较多的主要车道,地下施工作业多,施工难度大,故选择合理科学、便捷的施工方案尤为重要。运用BIM技术进行施工方案模拟,对管道的运输、施工过程、机械配置等进行预演,确定施工顺序,比较多种方案的可实施性与便捷性,提前暴露出施工方案中的安全隐患与冲突问题,为施工方案的择优提供依据。此外,施工前对施工班组进行虚拟施工交底,避免了因二维图纸理解错误造成的施工返工及材料浪费。

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  图5 吊装模拟

  进度模拟。在选择可行最优的施工方案的基础上,对该方案的进度计划进行模拟。将各个构件附加时间参数,BIM软件可将根据这些信息模拟施工进度。通过进度模拟,检查进度计划制定是否合理,并相应调整与优化进度计划。此外,根据确定的进度计划,制定相应的材料资源供应计划,避免带来的材料浪费或不到位对施工造成的影响。

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  图6 进度模型实时展示,构件检索反查

  材料控制。BIM软件可以快速、精确获得施工过程中工程基础数据,随时为采购计划的制定提供及时、准确的数据支撑。根据施工进度,为限额领料提供及时、准确的数据支撑。对班组也实行限额领料,既避免了材料了浪费,又能保证材料到场及时性,有利于公司对项目资金的调配及安排,减少资金积压和成本浪费。

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  图7 快速计算工程量

  项目协调。施工项目协调主要报告施工单位内部组织和关系协调,以及与业主、设计单位、监理等外部单位的项目协调。传统的项目主要通过面对面、视频或者会议等方式,依靠二维图纸等文件资料进行沟通,效率较低,存在问题沟通滞后性等问题,难以实时、快速解决问题,无疑增加时间成本。基于BIM技术搭建的沟通平台,可以满足不同参加方通过网络协同开展工作的需求,减少语言交流障碍,及时快速的解决问题,有效控制工期,显著减少信息不对称的损失,保障各方顺利推进项目。

  3.BIM技术在运维阶段的应用

  智能运维管理。以BIM技术为基础,建立运维管理系统,对入廊信息、运维人员档案、维修记录等进行综合管理。此外,结合GIS技术,将管线、附属设施、周边环境三维化建模,形成动态大数据平台,设备发生故障时,可及时、准确的地位故障发生位置,调取故障管道的相关信息,引导维修人员前往故障发生位置,进行三维可视化运维管理。利用“BIM+GIS”技术,为运营单位提供廊体的查询、统计和分析服务,从而提高运营单位的工作效率和管理水平。

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  图8 设备维护提醒设置

  BIM技术的兴起,可以有效解决综合管廊项目管线排布复杂,施工难点多的问题。BIM技术可以应用于综合管廊全寿命周期的方方面面,利用BIM技术的可视化功能,实现关键结构的设计;通过施工模拟,快速构建包含时间、空间信息的数字模型,直观、精确的反映综合管廊的施工过程。建模完成之后,通过结构与机电进行碰撞检查,发现各结构之间的设计矛盾点,并通过BIM软件进行管线综合优化布置。在运维阶段,通过与GIS技术的结合,实现智能化运维管理。

  地下综合管廊建设开启城市建设投资新机遇

  当前,宏观经济持续低迷,投资增速下滑,此前粗放式高速增长开始逐步放缓,我国经济结构面临转型,基础建设投资重心出现倾斜,传统式“铁公基”投资力度开始呈现逐年下降态势,而提升城市建设质量、综合管廊建设成为新的重点之一。城市地下综合管廊,不仅可以有效解决“马路拉链”“空中蛛网”和管线事故频发等问题,而且对于保障城市安全、改善城市面貌、促进经济增长具有十分重要的意义。

  地下综合管廊市场空间巨大,据业内专家测算,地下综合管廊建设分为廊体和管线两部分,每公里廊体投资大约8000万元,入廊管线大约4000万元,总造价每公里1.2亿元。按目前的城镇化速度,未来三到五年,预计每年可产生约1万亿元的投资。

  随着综合管廊加速建设,BIM技术将给综合管廊项目精细化管理带来强大的技术和数据支撑,突破以往传统项目管理技术手段的瓶颈,带来项目管理、建筑企业甚至是行业管理的革命!

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关键字:BIM技术 城市地下综合管廊
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