一、工程概況
1.項目總況
西安地下綜合管廊建設工程由中冶集團、中國十七冶、中冶京誠、建信信託組成聯合體，中標項目Ⅱ標段；
項目建設範圍包括：未央區、經開區、臨潼區、閻良區、國際港務區等區域，入廊管線包括：電力、燃氣、電訊、熱水、給水、再生水、蒸汽、汙水等；
建設干支線管廊共計約70km、纜線管廊共計約180km。
2.工程概況
項目位置：
西安市渭北工業園區臨潼現代工業組團
項目簡介：
臨潼現代工業組團規劃綜合管廊總里程約17.8km，一期建設渭水二路約2.35km。
建設地址：
西起秦王一路，起點座標（X=30147.856，Y=33940.488），管廊內底標高350.083m；東至秦王二路，終點座標（X=30147.856，Y=36290.488），管廊內底標高348.027m。
建設規模：
管廊為矩形三艙結構，包括水電艙、水熱艙和燃氣艙。管廊位於道路北側人行道及紅線外綠化帶中，定位線距離渭水二路道路中線26.3m。
建設內容：
（1）管廊主體——工藝、結構
（2）管廊附屬設施——照明、供電、消防、排水、通風、監控、通信、火災報警
（3）入廊管線
二、工程重點難點亮點
1.工程難點
1.1 排水管線管徑大，埋深深
秦王一路已有最大管徑DN1800的雨水管，埋深約7.7m；
秦王二路已有3.8m*2.9m雨水箱涵，埋深約7.6m；
渭水二路雨水、汙水北側支管經管廊上方匯入幹管。
1.2 管廊交叉節點設計
渭水二路綜合管廊與遠秦路綜合管廊呈“T”字形交叉；
利用BIM技術的可視化、模擬功能，優化設計方案。
1.3 容納管線眾多，管徑大
管廊截面管線最多達66根；
最大給水管為DN1000球墨鑄鐵管，兩根DN600的熱力管。
1.4 廊內空間安全、功能設計
廊體內支吊架，防火區間和通風區間二次砌築的分隔牆，大型管道的吊裝、檢修，對BIM管線排布、方案模擬提出更高要求。
2.工程重點
2.1 質量要求高，專業性強
本工程主要為地下結構，線形佈置，因此土方工程、基坑支護、主體結構和管廊防水為本工程的關鍵質量控制點，質量要求高；利用BIM技術的虛擬建造功能，結合原有設計和走向，對各專業施工進行優化。
2.2 施工線路長，工期緊
本工程地下綜合管廊施工長，協調難度大，工期緊張，需要利用BIM技術優化施工進度，協調施工。
2.3 土方及基坑，支護方式多樣
管廊基坑開挖較深，施工範圍大，現場及地質情況複雜，處理方式多樣，需嚴格按設計要求和相關規範處理；運用BIM進行施工方案模擬，比較多種方案的可實施性與便捷性，為施工方案的擇優提供依據。
3.工程亮點
本項目是全國較早在管廊“投標+規劃+設計+施工+運維”階段系統性應用BIM+GIS技術，實現管廊建設的項目。
三、BIM實施組織
1.BIM應用標準
1.1 發佈建模規範、成果深度規定
針對建模、分析、校驗、導出視圖、交付和歸檔等活動，項目組均制定相應的規範，以保證業務流程的順暢。
1.2 發佈建模、檢查標準和實施應用標準
為更好的打造設計與施工聯合應用，結合兩公司BIM實施標準，制定西安管廊BIM應用意見指導書及方案。
2.軟硬件配置
2.1 軟件配置
2.2 硬件配置
四、BIM實施應用
1.投標階段
方案策劃決策-VR：
利用VR技術虛擬環境，分析方案的合理性與科學性。重點、難點、高風險點方案決策，BIM設計可視化分析，優化決策，降低風險，減少成本，提高競標方案的可行性。
利用BIM技術對施工方案動態模擬，提升技術標的技術含量和競爭力。
2.規劃
2.1 基於GIS技術的智慧規劃
GIS將現狀的空間位置與屬性對應起來，可視化表達，實現信息的快速查詢與分析，使管廊規劃更具有科學性、提高設計與管理的工作效率。
管廊規劃三大問題：
（1）管廊規劃體量分析；
（2）建設區域適建性分析；
（3）管廊線位規劃分析。
多規統籌，GIS緩衝區分析和疊合分析，配合因子權重和專家打分機制，空間耦合，確定合理規劃方案。
2.2 協同設計分配方案
3.勘察設計
3.1 定製項目級協同平臺（ProjectWise）
通過PW協同平臺，項目管理人員、職能部門及領導可根據相應權限隨時查看相關信息，便於及時掌握設計進度、設計協調和質量把控。
3.2 設置工作空間（Workspace）
對項目進行需求分析，根據項目反饋定製項目級的工作空間，將需要的定義的混凝土構件、鋼結構節點、砌體、門、管道的類型逐一定義，方便建模調用。
管道元件庫
3.3 定製工作環境
項目設計前期即對各專業的三維工作環境進行定製，包括習慣的二維符號庫、線型、填充、圖例、圖籤等，確保三維設計的質量，最大限度地提高三維協同設計的效率。
3.4 規範設計業務流程
基於BIM的設計模式，很多工作前置於方案、初步設計階段，與傳統二維設計相比，其弱化了設計準備環節、產生了模型的綜合協調環節、增加了新的二維視圖生成環節。模型與圖紙可同時交付供後續使用。
成果交付質量明顯提升，工藝和土建專業大大提高出圖效率。
以施工圖階段流程為例
3.5 場地建模-3D實景建模、GeoStation
將無人機航拍技術與3D實景建模結合，精準高效完成項目場地地表建模工作。
利用GeoStation，建立地質數據管理庫，分析計算、二維出圖，實現工程地質勘察業務遠程信息化。
航拍
3D實景建模
4.設計
4.1 道路設計-PC
將道路模型與實景建模場地相融合，精確定位管廊出地面構築物的位置，深化、細化管廊設計方案。
道路標識標牌、路燈等元素按照道路廊道自動生成，提高設計效率。
從三維模型一鍵式出圖，簡單修改標註位置。
4.2 工藝設計-PC、ABD
利用PC模塊，參數化設計管廊斷面模板和縱斷面。
工藝建模實現各專業提資三維化。
分模塊建立廊體和節點模型，提高工作效率。
管廊縱斷面出圖
管廊縱斷面設計
PC廊體模型
ABD節點模型
管廊分裝模型
4.3 結構建模-ABD、ReStation
數據管理、結構分析計算、三維配筋高效、智能、參數化，兼具鋼筋自動編號、智能統計鋼筋報表及抽二維鋼筋圖紙，能夠滿足工程混凝土結構三維配筋及抽二維鋼筋圖的需要，極大提高工作效率和設計產品質量。
節點三維配筋
結構分析
鋼筋報表
二維配筋圖紙
4.4 管線建模-OpenPlant、Substation、BRCM
水、電、熱、燃氣各管線專業間實現系統設計、ISO圖設計、生產材料清單等，不同軟件之間的數據交互功能可保證工藝系統圖與三維模型之間的邏輯關係一致，提高了設計的精度。
自動出ISO圖
4.5 附屬設施設計
依據設計條件從設備構件庫自動選型，沿線佈置燈具、風機、滅火設備、控制儀表、攝像頭等，提高設計效率。
4.6 全專業三維協同設計
4.7 模型展示
管廊交叉節點
綜合排風井
天然氣艙集水坑
送風井與分支口
天然氣艙排風井
5.施工
5.1 施工場布策劃
基於BIM技術三維可視化，對施工場地進行科學的三維立體規劃，包括辦公區、鋼筋模板加工區、現場材料堆放場地、施工圍擋、道路等佈置；可以直觀的反映施工現場情況，減少施工用地、方便施工人員管理，有效避免二次搬運及事故的發生。
5.2 三維可視化交底-複雜節點
5.3 三維可視化交底-管廊模板及支撐體系
本項目支撐體系採用承插式鋼管支架支撐體系，利用BIM技術對支撐體系的可行性及施工工藝進行了模擬，確保施工順利進行。
5.4 三維可視化交底-導牆模板及施工縫做法
利用BIM技術對工程細部做法進行三維可視化技術交底，使管理及施工人員更好的理解工程做法，提高工程施工質量。
5.5 鋼筋節點模擬
通過BIM三維模型對鋼筋施工細部構造、工藝複雜的施工區域進行三維可視化預演，通過多角度全方位對模型的查看使交底過程效率更高，更便於理解。
5.6 樣板引路
5.7 淨空審查
採用第三人虛擬漫遊方式，提前對管廊淨空進行檢查。
5.8 鋼筋料單審核和優化斷料
利用BIM模型對鋼筋料單進行審核及斷料優化，合理管控鋼筋用量，避免浪費，節約成本。
5.9 二維碼應用
將模型構件與二維碼對應，對整個工程採用信息化管理。
將現場人員、構件、材料、交底、企業文化展示等信息歸集於二維碼，通過移動終端掃描二維碼反饋各類信息。
5.10 進度模擬
通過BIM5D進度管理模塊將任務計劃關聯BIM模型，使項目進度計劃和BIM數據有機結合，建立BIM進度數據庫，同時添加現場實際進度，3D動態展示項目進度，直觀反映實際進度情況，做到實際與計劃有效比較。
5.11 現場質量、安全綜合管理
採用移動終端採集現場數據，建立現場質量、安全、文明施工等數據資料，與BIM模型即時關聯，建立基於BIM的綜合管理流程，方便施工中、竣工後的質量缺陷等數據統計管理。
基於BIM的質量安全綜合管理流程圖
BIM手機端的應用可以實現從移動端的數據採集，到PC端的定位與追蹤，再到Web端的統計分析及雲平臺的協同作業。
5.12 工程成本管控
分期報量
資源曲線分析
資金曲線分析
三算對比
5.13 BIM工程資料數據庫
利用BIM5D管理平臺將項目資料與模型關聯，方便現場的所有參與管理者及時的進行查閱和下載，做到信息的及時有效溝通。
5.14 項目協調管理
利用雲平臺技術的交流可以滿足總包項目部和各施工部組織和關係協調，以及與設計單位、監理等外部單位的項目協調，顯著減少信息不對稱的損失，及時快速的解決問題。
6.運維
6.1 數據傳導
6.2 運維管理
BIM+GIS智慧運維：
（1）數據中心
以BIM數據庫為基礎，構建涵蓋綜合管廊全生命週期的數據中心，通過智慧管廊平臺，實現與監控中心的信息聯動，動態反映綜合管廊的實時數據。
（2）BIM+GIS人員、設備定位
基於三維模型的動態數據，結合GIS技術，實現對人員及故障設備位置及時、有效的掌握，便於進行巡檢管理及開展事故應急處理。
（3）BIM+GIS+DMS互動展示
基於BIM模型，結合GIS、移動互聯、人體工程學等專業技術，能夠將各種專業數據進行融合，實現圖形化、數字化的運維管理彙報展示。
（4）BIM+VR參觀展示、仿真培訓
基於三維模型，結合虛擬現實技術，實現虛擬場景下的廊內漫遊，不僅可用作管廊的參觀展示，更可以對管廊運維管理人員進行培訓，尤其是緊急狀態下的流程演練。
6.3 數據中心
6.4 人員、設備定位
設備定位：
結合BIM空間信息及GIS地理信息，精確定位管廊內設備，在三維空間中進行展示，並可查看設備屬性。
人員定位：
基於BIM空間信息及GIS地理信息，並結合人員定位、防入侵裝置、視頻監控系統，對管廊內人員進行定位。
6.5 互動展示
基於BIM、GIS、運維數據，利用大數據信息可視化技術，結合移動互聯技術、人體工程學等一系列專業技術，將海量的各種專業數據進行融合，並以圖像化的形式進行展現；還具有開放的系統拓展性，能夠提供使用者更加豐富的分析功能。
運維平臺功能展示
數據可視化、分析圖形化
規劃展示
運維繫統流程演示
6.6 火災應急和管廊機器人巡檢
五、BIM應用的特點及創新點
1.設計階段
統一平臺，解決文件格式轉化帶來的失真問題
解決多專業間的協同問題
三維設計與出圖一體化
設計、計算分析、彙報演示一體化
工作人員在不同項目的重置和流動
工程數字化移交和全生命期管理的實現
2.施工階段
BIM管理系統平臺改變傳統項目管理模式弊端，提升項目管理水平，為項目建設增值。
BIM信息化技術打造智慧工地，實現施工精細化管理目標，達到減少施工成本，保質保量完成工程。
設計、施工BIM聯合在項目上的運用，為打造智慧化管廊奠定了堅實基礎。
BIM數據庫，實現各管理部門對各項目基礎數據的協同和共享；為ERP提供準確基礎數據，提升ERP系統價值。
3.運維階段
設備監測數據實時管理
管廊健康診斷與安全管理
應急預警管理、能耗管理
BIM模型信息集成化，形成工程信息共享平臺，為今後管廊改、擴建、修繕、更新等提供數字化資料,智慧化運維。
六、應用效益
1.設計階段
設計過程預警解決：
土建與道路、場地衝突727處；管線與土建衝突1330處；附屬設備之間衝突923處；減少後期工程損失約20% 。
與CAD相比時間量節約：
為了量化BIM與傳統二維設計的工作量差別，選取其他與本項目規模和建設條件類似的設計項目，統計各階段花費的時間如下表：
社會效益：
以中冶管廊項目為契機，打造中冶市政業務在全國的品牌。項目的規劃諮詢設計實施運營全生命週期採用先進理念技術，結合項目特色，解決關鍵難題，項目創優全國示範。
2.施工階段
（1）BIM技術在本項目上的應用，使工程項目各管理條線可以快速、準確的獲取工程管理所需的各種基礎數據，項目各管理條線的協同、共享、合作效率進一步提高；以前半個月的工作量，現在基本縮短到一週。
（2）在質量、安全管理上，通過廣聯達BIM移動端應用，發現現場質量、安全隱患照片，實時上傳BIM模型，並與模型關聯，為項目質量安全部門工作提供強大的抓手，項目上質量安全問題反饋渠道及時、暢通。
（3）BIM技術、雲平臺技術的結合使總部決策者與項目部的信息對稱，可以及時、準確的確定指令，減少了溝通的成本，實現項目精細化管理，成就了企業與項目部的雙贏。
（4）本項目通過應用BIM5D技術，提高了PPP項目的協同能力，加強各參與方的溝通與協調，基於網絡的BIM平臺至少提高了20%協同效率；有效避免了材料供應風險、技術風險、工程變更風險、竣工風險以及成本控制風險，形成一套成熟、可複製的“PPP+BIM”應用方法與流程，創造切實的經濟效益，提高項目的管控能力和盈利水平。
（PS：該案例為“華春杯”BIM大賽獲獎作品，參賽單位：中國十七冶集團有限公司）
