隨著城市化進程的加速，城市地下管線建設(shè)正蓬勃發(fā)展，但與此同時，地下管線管理方面也面臨著越來越多的問題。施工導致的管線損壞頻繁發(fā)生，造成了停水、停氣、停電以及通信中斷等事故。排水管道不暢導致道路積水和城市水澇成為常態(tài)，而窨井蓋丟失也時有報道。為解決這些問題，加強城市地下管線管理，準確獲取管線動態(tài)信息，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行智能化管控，已成為一種不可忽視的趨勢和手段。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；地下管網(wǎng)設(shè)計；施工；應(yīng)用

引言 

近年來，信息技術(shù)，特別是BIM技術(shù)，正在為智能地下管線建設(shè)提供新的解決方案。BIM以其三維可視化和物件導向的信息存儲方式，為地下管線的信息集成和可視化管理提供了便捷的平臺。此外，新興的3D掃描實景建模技術(shù)也提高了BIM模型的仿真水平，使其更貼近實際工程。

1.地下管線現(xiàn)狀及問題 

地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分，承擔著城市的"生命線"任務(wù)。這些管線包括給水、排水、燃氣、熱力、電信、電力、工業(yè)和綜合管溝（廊）等八大類管線，由不同單位建設(shè)和管理，如自來水公司、排水公司、燃氣公司、熱力公司、電信公司、電力公司、政府、部隊和工礦企業(yè)等。由于不同管線屬于不同的管理部門，導致管線建設(shè)進度不一致，信息不共享。長期以來，地下管線建設(shè)缺乏詳細的規(guī)劃設(shè)計，各部門互不協(xié)調(diào)，導致馬路拉鏈現(xiàn)象頻繁發(fā)生，城市地下管線管理成為一個短板。近年來，中國的一些城市建立了綜合管網(wǎng)信息系統(tǒng)，探索了以城市精細化管理為目標的管線管理新模式，但城市發(fā)展快速，地下管線建設(shè)規(guī)模不足，管理水平有限，應(yīng)對突發(fā)事件的能力有待提升。

2.BIM技術(shù)在地下管網(wǎng)智慧建設(shè)中的研究現(xiàn)狀 

目前，智能地下管線建設(shè)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用主要集中在建設(shè)完成后的運營和管理方面。這些研究包括了隱性問題的識別以及基于地理信息系統(tǒng)和BIM的路線可視化管理方法。還有一些研究涉及到使用BIM和GIS等新技術(shù)來輔助城市政府的綜合管理。此外，還有關(guān)于在市政管網(wǎng)建設(shè)中使用BIM技術(shù)的研究，例如以某高校校園地下管網(wǎng)為例，基于GIS建模方法，運用BIM技術(shù)對校園地下管網(wǎng)、管井設(shè)施和地面全景進行了三維建模。不過，與施工管理和完工有關(guān)的研究和應(yīng)用相對較少。

3.BIM組織與實踐 

3.1 協(xié)同CDE搭建 

為了確保各參與方能夠協(xié)同工作，需要建立統(tǒng)一的云存儲數(shù)據(jù)環(huán)境（CDE）。根據(jù)項目地下管網(wǎng)的特點，制定了一套標準，包括模型拆分、工作集、空間坐標、文件組織結(jié)構(gòu)以及校審流程等方面。這些標準幫助形成了文件層級組織結(jié)構(gòu)，以文件類型、工程標識、工作階段、工程區(qū)域文件專業(yè)、文件順序號、文件版本號和文件狀態(tài)作為命名規(guī)則。各子系統(tǒng)根據(jù)各自的局部坐標進行建模，然后根據(jù)工程測點進行組裝，以方便任務(wù)分解和保證模型符合系統(tǒng)要求和具有足夠的精度。ProjectWiseCE軟件分為服務(wù)器端和客戶端，可以協(xié)同工作，實現(xiàn)工作空間的定制與托管、角色權(quán)限的分配與管理、工程公用信息的讀取與寫入、設(shè)計文件的檢入與上傳等功能。此外，還采用了BusinessCollaboration系統(tǒng)，用于設(shè)計施工文件的提交、函件發(fā)布和回復等。這兩種系統(tǒng)共同部署在項目私有云端，為工程各階段的需求提供了軟件支持環(huán)境。

3.2 模型展示與虛擬漫游 

BIM設(shè)計的最直觀成果是三維可視化的BIM模型。在此項目中，BIM可視化的應(yīng)用得到了深化。首先，在設(shè)計階段，云端設(shè)計的可視化使多專業(yè)設(shè)計修改能夠?qū)崟r響應(yīng)。其次，在施工階段，發(fā)布的模型可以在桌面客戶端和移動端同時查看，便于與現(xiàn)場人員交流。最后，設(shè)計成果可以輸出虛擬漫游程序，允許業(yè)主和相關(guān)方沉浸式地瀏覽地下管網(wǎng)等隱蔽工程，直觀了解現(xiàn)場情況。

3.3 參數(shù)化建模與碰撞檢測 

參數(shù)化建模是BIM技術(shù)的一個重要特點，也在此工程的水電井設(shè)計中得到了應(yīng)用。例如，對于不同類型的電井，它們的主要區(qū)別在于主要尺寸（長、寬、高）不同，而其余細節(jié)設(shè)計相似。因此，只需建立一套約束模板，不同的電井可以通過設(shè)置長、寬、高的組合來驅(qū)動模型的自動變化，無需重復建模。參數(shù)化建模技術(shù)顯著提高了設(shè)計效率，并為后期設(shè)計變更提供了更大的靈活性。

3.4 竣工記錄 

在挖掘和施工完成后，需要記錄實際情況以提高績效管理水平和交付數(shù)據(jù)質(zhì)量。此項目嘗試使用3D掃描點云模型存儲數(shù)據(jù)，并與全站儀視圖進行對比，得出了以下結(jié)論：

（1）三維掃描儀的測量精度與全站儀基本相同，但數(shù)據(jù)密度和測量速度明顯優(yōu)于全站儀；

（2）全站儀適用于測量內(nèi)容簡單、長、線性的測量，而三維掃描儀適用于測量內(nèi)容復雜、數(shù)據(jù)密度高的圓形或矩形區(qū)域；

（3）現(xiàn)場可以即時獲取全站儀的測量結(jié)果，而三維掃描儀的測量結(jié)果需要在后臺處理后才能得到；

（4）三維掃描儀的點云模型與BIM模型的數(shù)據(jù)可以進行比較分析?？傊?，三維掃描儀的測量更適合于底層網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的管理，全面記錄數(shù)據(jù)將節(jié)省時間和勞動力成本，并向業(yè)主提供更好的數(shù)據(jù)以維護良好的關(guān)系。

結(jié)論

在設(shè)計和施工的整個流程中應(yīng)用BIM技術(shù)，建立協(xié)同工作環(huán)境，提高設(shè)計效率和質(zhì)量，加強施工管控，促進了項目驗收進度的加快。全過程BIM技術(shù)的應(yīng)用提升了地下管線設(shè)計施工信息化管理手段，為其他工程專業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)提供了有益的參考，也為BIM技術(shù)在運維階段的深入應(yīng)用提供了先行探索。

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