一文带你了解城市综合管廊工程BIM应用及解决方案

随着我国城市现代化进程的加快，地下综合管廊成为智慧城市基础设施模块的重要组成部分，我国大部分城市已经开始进行地下综合管廊的投资建设工作。城市地下综合管廊可以有效解决路面重复开挖、空中搭线、雨天内涝等常见问题，并起到美化城市形象、改善交通拥堵、增加公共产品的有效投资、提高市政的能源供给率的作用。



与此同时，建设工程施工质量要求的不断提高，和国家有关部委关于建筑信息模型BIM技术在建设工程中的指导性意见出台，使得BIM技术在城市综合管廊中设计、施工甚至运维中，起到更多建设性作用，应用占比不断增大。

综合管廊建设优势

首先，管线维修和交通堵塞的问题。众所周知，目前市政管线大多埋设与地下，发生故障时，需要挖开路面进行维修。一方面，会对现有路面造成破坏，增加维修成本。另一方面，开挖路面必然会造成交通堵塞。而地下管廊只需要维修人员从入口进入到地下综合管廊进行维修即可，避免了传统方式造成的问题。



其次，基础设施管理问题。部分管线由于修建时间较早，工程资料在保存过程中不可避免的造成缺失。建设系统缺乏精准信息数据，致使有时会发生挖开后碰到障碍物而不得不绕道、改线、改管等现象。综合管廊的建成，将极大提高城市基础设施质量和管理水平。

最后，避免极端天气引起的断水断电的问题。南方地区经常遇到台风等极端天气，对地上的电线杆、高压电箱、燃气管道、水管等会造成不同程度的破坏。而地下综合管廊可以对水电气等管线进行有效的保护。

综合管廊建设规范

2015年6月1日起实施的《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015），对2012年版本的《城市综合管廊工程技术规范》进行了较大的修改和完善，对中国综合管廊建设的推动起到了积极的作用，本版规范强调原则上所有管线必须入廊，但也扩充了综合管廊的分类，新增了缆线管廊。



注：2020年12月发布了局部修订意见稿，在城市综合管线中，新增了广播电视管线，完善了干线综合管廊、支线综合管廊、缆线综合管廊的高度空间要求。

城市综合管廊的基本规定、规划、总体设计、管线设计、附属设施设计等具体规定详情：城市综合管廊工程规划和设计基本规定，以及建模教程

自2016年12月起实施的《城市工程管线综合规划规范》（0GB50289-2016）规定，当遇到下列情况之一时，工程管线宜采用综合管廊集中敷设：

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；

不宜开挖路面的路段；

广场或主要道路的交叉处；

需同时敷设两种以上工程管线及多回路电缆的道路；

道路与铁路或河流的交叉处。

道路宽度难以满足直埋敷设多种管线的路段。



2018年9月起实施的《电力工程电缆设计标准》规定，当遇到下列情况时，电力电缆应采用电缆隧道或公用性隧道敷设：

同一通道的地下电缆数量众多，电缆沟不足以容纳时应采用隧道；

同一通道的地下电缆数量较多，且位于有腐蚀性液体或经常有地面水流溢的场所，或含有35KV以上高压电缆，或穿越公路、铁路等地段，宜用隧道；

受城镇地下通道条件限制或交通流量较大的道路，与较多电缆沿同一路径有非高温的水、气和通讯电缆管道共同配置时，可在公用性隧道中敷设电缆。



综合管廊相关规范还有《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。

BIM在综合管廊建设中的应用

1.专业协同设计

地下综合管廊建设参与方众多，各单位责任分配错综复杂，设计施工信息难以协同，缺乏统一的管理制度。基于BIM技术可以将项目全生命周期产生的数据和信息在各单位间互联互通，有效减少信息传递次数。



在设计阶段，设计方通过BIM技术，建立地下综合管廊模型，将设计成果进行三维转化，对管廊设计中存在的碰撞漏缺问题，进行及时的修改。基于修改后的模型，建立BIM地下综合管廊跟踪模型，实现动态追踪管理，全方位掌握实际施工问题，并及时处理。



在施工阶段，利用BIM技术，对与施工现场不符合的地方（管线走向、管径大小、埋设深度与坡度等），进行模型深化设计和修改，并输出可直接指导现场的施工图纸。在竣工阶段，将基于BIM的地下综合管廊模型作为最终验收依据，能提高验收效率。

BIM技术的数据共享作用，有效加强了设计和施工的双向关联衔接，使得各专业能够在相互协同的过程中，实现新的信息融合和增改，加快了施工的进度和质量，提升了设计施工的协同效率。

2.管线洞口精确预留

在传统的施工方式下，现浇混凝土墙、板等的洞口很难实现预留，往往需要采取在管线安装施工时，后开洞口的方式实现管线的安装。但结构开洞会造成洞口位置钢筋被截断，产生安全隐患，且所需要的费用较为高昂。

BIM技术的应用可以突破传统施工方式的限制，在施工之前就预先确定各种洞口的尺寸和位置，避免施工过程中的各种开洞所产生的安全隐患，保障施工质量。

3.既有管线定位及与主体的碰撞检查

地下既有管线错综复杂，定位困难，管线排迁及土方开挖难度大。在实际建造过程中发生错挖，导致施工停滞，工程进度受阻。因此，首先要重点解决项目施工路段地下既有管线排布情况及其与主体结构之间的相对位置关系，以便为制定既有管线排迁、土方开挖、桩体施工等方案提供技术依据。

结合勘察资料、设计图纸，利用BIM技术进行地下综合管廊建模，清晰的展现地下各管线的排布情况，以此制定和分析管线改迁和施工方案，避免施工错误和浪费，提高施工质量。



4.施工进度精细管控

管廊工程施工往往存在工期紧、附属工程系统庞大、各专业交叉施工等难点，传统的进度管理如网络进度图所展现的内容含糊不够精细，易与实际施工脱节。

利用BIM技术，基于地下管廊三维模型，在掌握管廊工程施工任务的基础上，融入施工工期，实现了可视化的4D（三维模型+工期）施工进度精细管控。

利用Synchro 4D施工进度管理软件，建立三维模型、工作任务以及进度计划三者之间的相应关系，通过展现任务名称、任务状态、计划开始、计划完成及实际开始等内容，便于施工方合理参照施工进度计划，对施工方案进行修改和优化，避免各专业交叉施工、工期安排不当等造成各种安全隐患和矛盾冲突。

5.工程量结算

在施工管理的过程中，对现场每日工程量进行实时收集、更新和统计，并将模型得出的准确工程量与同期施工材料数量进行对比，分析在建设过程中，是否存在材料不合理使用和浪费，为后期施工结算提供依据。

基于BIM模型的施工数据，统计混凝土方量、模板面积、防水卷材面积、管廊舱段内体积等施工工程量，并将统计报表交付给现场施工人员和驻场预算人员。

利用BIM进行各阶段工程量的统计，有利于实现模型任意部位工程量的快速计算，达到一次算量多次使用，极大的减轻了预算员的算量工作，减少30%的重复算量工作。

6.模拟施工作业

在施工过程中，地下综合管廊在管线汇集处常产生复杂节点，针对工程中较为复杂的施工节点，利用传统的二维图纸很难理解管线的走向。

通过BIM技术进行施工模拟，能直观展现复杂节点的结构，寻找有效的解决办法，从而提高了施工的精确性。对于重要位置或专用构件的施工，能够通过模拟多种形式的施工方案，比较方案的可行性，为最终施工方案的选择提供依据。



7.现场实时监控

通过BIM技术创建地下综合管廊施工现场监控平台，各单位可以通过智能移动终端实时查看综合管廊施工过程，保障施工人员和管廊设备、设施的安全。

通过施工现场监控平台，现场施工人员可以将地下综合管廊的信息数据及时上传到平台中，以便各负责人及时掌握项目情况，对施工方案进行更深入、细致的调整。

地下综合管廊属于地下作业，容易发生土层不均匀下沉，会改变地下综合管廊的高程和坡度，且管线交接处可能发生错位、渗漏、腐蚀等现象。利用BIM技术对现场情况进行实时监控，能及时应对各种突发情况，避免严重的施工事故的发生。

施工现场监控平台的创建，一方面可以对地下综合管廊的建设进行可视化监控和管理；另一方面，通过施工现场监控平台获取的数据，经处理后，可以作为历史数据，为后续地下管廊运维提供数据基础。

综合管廊BIM案例：

1.案例背景

天河智慧城地下综合管廊工程为国家综合管廊试点项目，本项目主要沿现状科韵路、科翔路、华观路、横三路、横五路、拟建云溪路、柯木塱南路~高唐路、高塘路南延线、软件西路、沐陂西路、凌岑路、规划横七路等布置，总长约19.4公里，其中盾构管廊（外径φ6.0m）8.6km，明挖管廊（外框BXH=3.7~4.6X5.9~14.4）10.8公里，设控制中心1座。除盾构管廊外，其他管廊均将污水、燃气纳入。



2.项目BIM建模内容

本项目综合管廊共有11条，合计19.4Km。分为盾构管廊和明挖管廊。



1）明挖综合管廊工程

明挖综合管廊工程，总长10.8Km；分别是：柯木塱南路、高唐路、横三路、软件西路、横五路、云溪路、沐陂西路、横七路、凌岑路



2）盾构综合管廊工程

盾构综合管廊工程，总长8.6Km；分别是：科翔路--华观路、科韵路。



3.部分建模内容展示



综合管廊地膜



综合管廊路线



综合管廊局部模型



综合管廊管片单元



综合管廊局部模型



综合管廊局部模型



综合管廊局部模型



综合管廊局部模型

综合管廊BIM解决方案

1.Bentley综合管廊BIM解决方案软件架构

Bentley提供一整套的综合管廊BIM解决方案，概括为：一个平台，一个模型，一个数据架构。

一个平台为：工程信息与数据管理平台ProjectWise；

一个模型为：通用的建模环境平台MicroSation；

一个数据架构为：由Bentley搭建的综合管廊解决方案BIM软件架构



2.主要应用软件

主推市政小包（CNCCBIM OpenRoads、 OpenBridge Modeler、

OpenBuildings Designer、 LumenRT ）

OpenRoads ConceptStation — 路桥方案设计

CNCCBIM OpenRoads — 道路深化设计、管廊结构设计、地下管网设计、地质建模

OpenBridge Modeler — 桥梁设计

ProStructures — 钢结构和钢筋混凝土结构设计

gINT — 钻孔数据管理与报告输出

OpenBuildings Designer — 建筑设施、收费站、服务区、GC参数化建模

OpenPlant — 设备管道、管道支架、管道阀门

Substation — 变电所设计、电力电缆敷设

ContextCapture — 实景建模

LumenRT — 模型可视化

Navigator — 项目查询、浏览、碰撞检查

ProjectWise — 项目协同设计

AssetWise Connect  — 资产信息管理平台