隨著城市化進程的加速，城市地下管線建設正蓬勃發(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)技術進行智能化管控，已成為一種不可忽視的趨勢和手段。

關鍵詞：BIM技術；地下管網(wǎng)設計；施工；應用

引言 

近年來，信息技術，特別是BIM技術，正在為智能地下管線建設提供新的解決方案。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設施的關鍵組成部分，承擔著城市的"生命線"任務。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，導致管線建設進度不一致，信息不共享。長期以來，地下管線建設缺乏詳細的規(guī)劃設計，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，地下管線建設規(guī)模不足，管理水平有限，應對突發(fā)事件的能力有待提升。

2.BIM技術在地下管網(wǎng)智慧建設中的研究現(xiàn)狀 

目前，智能地下管線建設領域的研究和應用主要集中在建設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等新技術來輔助城市政府的綜合管理。此外，還有關于在市政管網(wǎng)建設中使用BIM技術的研究，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技術對校園地下管網(wǎng)、管井設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的研究和應用相對較少。

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、文件組織結構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構，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、角色權限的分配與管理、工程公用信息的讀取與寫入、設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可視化的應用得到了深化。首先，在設計階段，云端設計的可視化使多專業(yè)設計修改能夠?qū)崟r響應。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，設計成果可以輸出虛擬漫游程序，允許業(yè)主和相關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技術的一個重要特點，也在此工程的水電井設計中得到了應用。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)化建模技術顯著提高了設計效率，并為后期設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果，而三維掃描儀的測量結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)絡建設的管理，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)以維護良好的關系。

結論

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

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