城市管线是保障城市正常运行的配套设施，多年来，由于规划及管理不善，道路管线反复开挖导致严重损坏、事故频发，道路地面四处留痕、满目疮痍。同时地下空间无法有效利用及浪费严重等问题凸显^{[1,2,3,4,5,6]}。

地下综合管廊作为我国大力发展的工程类型，可对电力电缆、信息电缆或光缆、燃气管道、热力管道、给水管道等进行管理，应用广泛。

综合管廊的建设可有效解决城市病，但对管廊中各种管道与线（光）缆在设计、施工、运行安全及综合防灾能力等方面提出更高要求。近年来，BIM技术作为有效的信息载体及项目管理手段，可在工程全生命周期内统一协调，对建筑物进行分析、模拟、可视化、统计与计算等，因此，BIM技术被越来越多地应用到包括地下综合管廊在内的市政工程项目中。

某地下综合管廊为国家综合管廊试点项目，为满足高压线下地、市政管线建设、道路建设规划及实施条件等，管廊总长约19.39km，设控制中心1座、分控室9处及专用变电所19座。项目施工方法包括盾构与明挖两种，结构建造形式为预制与现浇，廊体断面形式为圆形及矩形。

1）工程环境复杂项目位于老城区城市主干道，交通压力较大，施工位置地面及地下设施较多，周边建设环境复杂。因此，在规划、设计、施工中需对以上问题进行全面考虑。

2）管线多、排布难项目中的管线包括电力电缆、通信电缆或光缆、燃气管道、热力管道、给水管道等，需在综合管廊有限空间内实现管线的合理布置，认真研究管线位置及相对关系，既不相互影响，又需考虑运行与维修的频率及便利性，部分管线还需设置独立舱室，规划设计难度较大，需对其进行充分了解及技术储备。

3）附属设施规模大管廊中包括燃气、电力和通信等高危高压、易燃易爆、信息保障级别高的管线，为保障其安全有效运行，需借助消防、供电、通风、照明、监测等较大规模的辅助设施。

4）各种管口设计难度大作为需长期使用的工程项目，为满足运维要求，提高后期使用便利性，本工程各舱室都要求设置人员逃生口、人员出入口、管线出入口、管线检修口、材料吊运吊装口、进风口、排风口等不同功能管口。由于管廊路线长、管口种类多、数量大，需根据沿途情况安排和调整。

1）建立管廊廊体模型项目管廊模型的建立主要以Bentley软件为主，所有文件为统一的DGN格式，软件之间具有极强的互操作性，依据设计方提供的图纸，建立直观三维立体模型，同时将项目中各部件的几何信息导出，形成数字化的数据资料，为工程算量和造价提供依据。Bentley软件包括建筑设计、结构设计、机电设计、场地布置、带材质输入LumenRT进行渲染等功能，将建模文件轻量化导入Navigator进行碰撞检测、施工模拟等。

2）连入管廊管道线缆模型建立连入管廊管道线缆众多，需遵守规划要求和设计规范。在此前提下，通过BIM软件建立各管廊主体、路线、各种管线及管线舱室等部分BIM模型，并在这些模型中对管线信息进行赋予，形成连入管廊管道线缆模型。完成建模后，通过软件观察模型形状及管线、部件、设备信息，观测工程所需部位剖面，方便设计人员更好掌握工程现状。管廊内部管线布置如图1所示，管廊出入线舱如图2所示。

3）建模流程制定项目BIM实施目标：开展碰撞检测、管线洞口预留、净空检查、图纸校对、施工场地布置、复杂节点模拟、施工模拟等应用。

确定项目模型构件拆分原则：根据工程二维图纸及项目实际情况，对项目模型构件进行拆分，将地下综合管廊项目分成场地与环境、节点工程、管廊区间、出入管廊管线、消防系统、通风系统、供电系统、照明系统、监控与报警系统等9部分，对构件图层进行编码、定义颜色材质等。

综合管廊模型建立后，为减少设计冲突，需对模型进行碰撞检测。碰撞检测内容包括：检测不同专业管线的硬碰撞及软碰撞；检测管廊模型与已规划和既有的地下空间之间的碰撞；检测管廊模型与已规划和既有轨道交通的碰撞。针对碰撞情况形成碰撞报告，迅速找到碰撞点，发现问题，提前介入，有效减少后期施工问题的发生，避免工程造价损失及时间浪费。项目碰撞检测情况如图3所示。

区别于传统先安装后确定预留洞口的模式，在设计时通过BIM软件确定管线走向实现准确定位，并以此为依据获得洞口的预留尺寸和位置。通过这种方法减少材料及人工浪费，并减少工程变更。管线洞口预留如图4所示。

BIM软件强大的图形功能可显示管线排列后的管廊净空高度，通过比较设计需求与实际计算的净空高度，发现净空不满足的位置和原因，及时修改和调整。同时，BIM技术的模拟能力还能检查大型设备安装运行方案的合理性。

建模时，建模人员先熟悉相应的图纸，同时依据施工图纸创建施工图BIM模型。在创建BIM模型过程中，发现图纸中隐藏的问题，并将其汇总，在完成BIM模型创建后通过软件进行专业内及专业间的碰撞检测，发现图纸中的设计问题。

BIM技术可在项目建模过程中发现图纸问题，如部分构件几何尺寸不明确、部分节点井预留进出洞口缺少定位尺寸及细部构造大样图、部分桩号图表与平面图的桩号不符。

传统场布工作以施工现场平面布置图为基础，二维图纸虽能进行信息的表达和传递，但对技术人员的读图能力提出较高要求。尤其当工程项目专业多、地形复杂时，暴露其直观性缺乏的劣势。通过BIM技术对项目既有和拟建的各种建筑物、构筑物、管线、设备、施工机械和功能分区等内容进行模型建立，通过三维手段表达信息，同时再辅以时间、造价等信息，动态展示场地布置过程。

利用AR、VR等增强现实技术，让虚拟仿真以漫游和动画等多种形式可视化呈现，更直观感受和发现场地布置中的问题并优先解决，提高施工顺畅度，降低安全风险及工程成本。

对于复杂节点，由于涉及多专业融合、多构件、多孔洞等问题，对施工技术人员与作业人员看图识图、技术交底等工作造成困扰。应用BIM技术的三维可视化功能对复杂节点进行模拟，方便现场人员迅速了解设计意图、节点情况和重要信息，正确高效完成复杂节点的施工任务。复杂节点模型如图5所示。

在项目实施过程中利用BIM技术对重点施工方案进行软件模拟，预演其施工过程，可发现施工方案问题，判断方案的可行性。如有不妥之处，根据其程度及时调整或更换方案，避免造成工程损失^[7]。关键工艺也可按此方式进行模拟检查。此外，该方式还能让技术及操作人员预先把握技术要点，保证工程重难点的顺利实施，提高工程品质。

项目某工作井采用先隧后井方式施工，工作井长31.8m，宽19.2m，基坑深18.3m。结合现场实际情况制定可行的技术方案：整体采用地下连续墙+两道混凝土内支撑的支护方式，在与盾构管片相交位置采用直径1000mm的人工挖孔桩及间距800mm的搭接形式进行支护，桩体下部与管片结构刚接，并支设于管片上，管片两侧采用直径1200mm的人工挖孔桩加强，嵌固坑底以下8m。在隧道管片结构下方位置采用双液注浆加固，深度为坑底以下6m。通过这种方式，顺利完成工作井施工。现场施工模拟如图6所示。

项目通过BIM技术辅助，工程质量得到提高，工程进度有效缩短，管理能力和管理方式得以提升，并利用管廊模型数据降低工程成本，实现建设工程全生命周期的智能建造和智慧管理。

1）项目周边现状信息不完善市政工程多为带状工程^[8]，涉及的线路长、范围广、周边环境复杂，BIM技术在项目中的应用除需BIM模型信息外，还需了解项目周边地形地质、建（构）筑物情况等地理信息，但目前地理信息与建筑模型信息的数据结合尚不成熟。

2）应用深度不足目前市政行业BIM技术应用主要为建模技术的研究，更多关注展示效果和基本应用，使用深度不足。“翻模”现象普遍，并未从根本上应用BIM技术^[9]。审查方式目前仍采用图纸校审，影响BIM应用深度。模型使用寿命较短也是BIM技术无法顺利推进设计的重要原因。

3）运维阶段运用不充分BIM技术在运维阶段主要应用于养护管理、应急事件处置、设备集成与监控等方面。由于BIM模型交付标准不一、精度不深等，目前国内建筑业对BIM在运维阶段的应用还不充分^[10]。

4)BIM应用意识不强多数人认为BIM作用主要体现在各专业间的碰撞检测，而市政工程多为带状结构，机电管线较建筑工程简单，道路等结构形式不复杂，导致众多单位或个人认为市政BIM没有必要。

1）鼓励BIM技术应用于市政工程项目全过程，包括规划、设计、施工及运维等阶段，打通工程数据信息在各阶段的流通，充分发挥BIM优势。

2）开发综合地理信息系统和建筑信息模型的城市信息模型平台，尽可能将城市既有的地上地下工程项目信息汇聚于同一平台，以满足市政工程建设需要。

3）适时推进施工图BIM模型审查和竣工图BIM模型验收备案，代替二维图纸审查和传统纸质资料验收，以促进BIM技术的推广应用，推动正向设计应用及BIM模型由设计阶段向施工阶段的传递。

BIM技术已在包括综合管廊在内的大部分市政工程中应用，部分技术已成熟，但仍存在影响BIM技术发展的问题，需采取可行性对策，为城市信息平台及智慧城市建设提供基础资料。