隨著(zhù)城市化進(jìn)程的加速，城市地下管線(xiàn)建設正蓬勃發(fā)展，但與此同時(shí)，地下管線(xiàn)管理方面也面臨著(zhù)越來(lái)越多的問(wèn)題。施工導致的管線(xiàn)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(shí)有報道。為解決這些問(wèn)題，加強城市地下管線(xiàn)管理，準確獲取管線(xiàn)動(dòng)態(tài)信息，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)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)設計；施工；應用

引言 

近年來(lái)，信息技術(shù)，特別是BIM技術(shù)，正在為智能地下管線(xiàn)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(xiàn)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(shí)景建模技術(shù)也提高了BIM模型的仿真水平，使其更貼近實(shí)際工程。

1.地下管線(xiàn)現狀及問(wèn)題 

地下管線(xiàn)是城市基礎設施的關(guān)鍵組成部分，承擔著(zhù)城市的"生命線(xiàn)"任務(wù)。這些管線(xiàn)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(lèi)管線(xiàn)，由不同單位建設和管理，如自來(lái)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(xiàn)屬于不同的管理部門(mén)，導致管線(xiàn)建設進(jìn)度不一致，信息不共享。長(cháng)期以來(lái)，地下管線(xiàn)建設缺乏詳細的規劃設計，各部門(mén)互不協(xié)調，導致馬路拉鏈現象頻繁發(fā)生，城市地下管線(xiàn)管理成為一個(gè)短板。近年來(lái)，中國的一些城市建立了綜合管網(wǎng)信息系統，探索了以城市精細化管理為目標的管線(xiàn)管理新模式，但城市發(fā)展快速，地下管線(xiàn)建設規模不足，管理水平有限，應對突發(fā)事件的能力有待提升。

2.BIM技術(shù)在地下管網(wǎng)智慧建設中的研究現狀 

目前，智能地下管線(xiàn)建設領(lǐng)域的研究和應用主要集中在建設完成后的運營(yíng)和管理方面。這些研究包括了隱性問(wèn)題的識別以及基于地理信息系統和BIM的路線(xiàn)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(lái)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)、管井設施和地面全景進(jìn)行了三維建模。不過(guò)，與施工管理和完工有關(guān)的研究和應用相對較少。

3.BIM組織與實(shí)踐 

3.1 協(xié)同CDE搭建 

為了確保各參與方能夠協(xié)同工作，需要建立統一的云存儲數據環(huán)境（CDE）。根據項目地下管網(wǎng)的特點(diǎn)，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(lèi)型、工程標識、工作階段、工程區域文件專(zhuān)業(yè)、文件順序號、文件版本號和文件狀態(tài)作為命名規則。各子系統根據各自的局部坐標進(jìn)行建模，然后根據工程測點(diǎn)進(jìn)行組裝，以方便任務(wù)分解和保證模型符合系統要求和具有足夠的精度。ProjectWiseCE軟件分為服務(wù)器端和客戶(hù)端，可以協(xié)同工作，實(shí)現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(xiě)入、設計文件的檢入與上傳等功能。此外，還采用了BusinessCollaboration系統，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(guān)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(zhuān)業(yè)設計修改能夠實(shí)時(shí)響應。其次，在施工階段，發(fā)布的模型可以在桌面客戶(hù)端和移動(dòng)端同時(shí)查看，便于與現場(chǎng)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(guān)方沉浸式地瀏覽地下管網(wǎng)等隱蔽工程，直觀(guān)了解現場(chǎng)情況。

3.3 參數化建模與碰撞檢測 

參數化建模是BIM技術(shù)的一個(gè)重要特點(diǎn)，也在此工程的水電井設計中得到了應用。例如，對于不同類(lèi)型的電井，它們的主要區別在于主要尺寸（長(cháng)、寬、高）不同，而其余細節設計相似。因此，只需建立一套約束模板，不同的電井可以通過(guò)設置長(cháng)、寬、高的組合來(lái)驅動(dòng)模型的自動(dòng)變化，無(wú)需重復建模。參數化建模技術(shù)顯著(zhù)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(shí)際情況以提高績(jì)效管理水平和交付數據質(zhì)量。此項目嘗試使用3D掃描點(diǎn)云模型存儲數據，并與全站儀視圖進(jìn)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，但數據密度和測量速度明顯優(yōu)于全站儀；

（2）全站儀適用于測量?jì)热莺?jiǎn)單、長(cháng)、線(xiàn)性的測量，而三維掃描儀適用于測量?jì)热輳碗s、數據密度高的圓形或矩形區域；

（3）現場(chǎng)可以即時(shí)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(diǎn)云模型與BIM模型的數據可以進(jìn)行比較分析?？傊?，三維掃描儀的測量更適合于底層網(wǎng)絡(luò )建設的管理，全面記錄數據將節省時(shí)間和勞動(dòng)力成本，并向業(yè)主提供更好的數據以維護良好的關(guān)系。

結論

在設計和施工的整個(gè)流程中應用BIM技術(shù)，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(jìn)了項目驗收進(jìn)度的加快。全過(guò)程BIM技術(shù)的應用提升了地下管線(xiàn)設計施工信息化管理手段，為其他工程專(zhuān)業(yè)應用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用提供了先行探索。

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