隨著國家大力發(fā)展裝配式建筑，在市政基礎(chǔ)設施領(lǐng)域，裝配式綜合管廊工作成效明顯。但是經(jīng)過多個試點工程應用，綜合管廊采用裝配式建造仍然存在設計管廊鋼筋與預制不符，工業(yè)化廠需對施工圖二次加工等問題。針對這些問題，基于平臺系列軟件，將BIM與RFID技術(shù)結(jié)合應用于綜合管廊全生命周期，建立了BIM模型與預制管廊的聯(lián)動系統(tǒng)，實現(xiàn)了裝配式綜合管廊的智能化設計、生產(chǎn)、施工和運營管理。

　　BIM即建筑信息模型，是在傳統(tǒng)的三維幾何模型基礎(chǔ)上構(gòu)建面向工程全生命周期的信息模型，支持信息的交換、共享和管理。與傳統(tǒng)CAD工程制圖相比，在BIM 模型中，以構(gòu)件作為基本圖元，每個圖元包含了構(gòu)件所有工程屬性：幾何信息、材料、結(jié)構(gòu)型式、拓撲關(guān)系等。將BIM模型與應用軟件、技術(shù)設備結(jié)合，可以為工程的不同階段提供信息共享平臺。

　　RFID 即無線射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，掃描半徑可達25m，一般由標簽、閱讀器、應用軟件組成，特點是標簽與閱讀器無需接觸，通過空間磁場或電磁場耦合進行信息交換。RFID 具有標簽存儲容量大（可達20MPa）、穿透性好、抗污染能力強、耐久性好、可重復使用等特點。

　　目前國內(nèi)已有學者將BIM與RFID技術(shù)結(jié)合應用于裝配式建造工程，但主要針對房建領(lǐng)域，在市政工程領(lǐng)域，將BIM與RFID結(jié)合應用于裝配式建造工程的較少，智能化水平較低，亟待智能化建造技術(shù)。

　　BIM與RFID技術(shù)在裝配式綜合管廊全生命周期中的應用

　　■應用總體流程

　　BIM的核心不是模型本身，而是集成信息與工作協(xié)同。從綜合管廊工程立項至竣工驗收，以BIM+RFID信息管理系統(tǒng)（簡稱管理系統(tǒng)）為核心的應用體系將貫穿工程全生命周期。設計、工業(yè)化生產(chǎn)、施工裝配、運維管理均圍繞該管理系統(tǒng)進行，以實現(xiàn)工程全生命周期的信息集成與工作協(xié)同。

　　■規(guī)劃設計階段

　　規(guī)劃設計階段是裝配式綜合管廊全生命周期最為關(guān)鍵的一環(huán)，該階段需完成BIM拼裝模型創(chuàng)建和RFID標簽設計。

　　工業(yè)化廠若直接按二維設計施工圖焊接鋼筋，會出現(xiàn)鋼筋露出混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。通常工業(yè)化廠會對設計單位提供的CAD施工圖二次加工，以達到預制生產(chǎn)的要求，這樣便延長了構(gòu)件的生產(chǎn)周期。通過引入BIM技術(shù)，采用Bentley MicroStation、ProStructures對單節(jié)管廊三維正向設計，設計精度達lod300，在設計階段即可滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求，縮短構(gòu)件生產(chǎn)周期。

　　然后通過Bentley OpenRoads Designer對單節(jié)管廊添加編號（ID）屬性，參考道路、橋梁、管線、地鐵、基坑支護等邊界條件，實施管廊現(xiàn)場裝配模擬。模擬內(nèi)容主要為構(gòu)件進場時序、現(xiàn)場堆放方式、吊裝時序和拼接方式，最終形成BIM拼裝模型。將其導入BIM+RFID信息管理系統(tǒng)后，供工業(yè)化廠、施工方、管廊接管方使用。根據(jù)BIM拼裝模型，設計RFID標簽信息，信息內(nèi)容應至少包含單節(jié)預制管廊編號、艙室類型、材料、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)廠家等。其中管廊編號至關(guān)重要，在工程全生命周期中獨一無二，該編號與BIM管廊拼裝模型編號唯一對應。

　　■工業(yè)化生產(chǎn)階段

　　工業(yè)化廠直接通過管理系統(tǒng)調(diào)用BIM拼裝模型，定制單節(jié)管廊模具，提取BIM拼裝模型中單節(jié)管廊數(shù)量、混凝土方量、鋼筋工程量，準備預制材料。在預制實施過程中，直接按BIM模型選取預埋件形式、定位預埋件，確保預埋件位置的準確無誤。

　　預制管廊可直接根據(jù)BIM施工時序模擬按需生產(chǎn)，避免預制構(gòu)件富裕、積壓。構(gòu)件出廠前，按照BIM拼裝模型中設定的單節(jié)管廊編號，在管廊艙內(nèi)貼上RFID標簽，經(jīng)閱讀器掃描出廠，出廠記錄直接反饋于管理系統(tǒng)，實現(xiàn)工業(yè)化廠的產(chǎn)品智能化管理。

　　■施工裝配階段

　　施工方采用RFID閱讀器對不同時段進入施工現(xiàn)場的預制管廊掃描記錄，按BIM施工模擬現(xiàn)場堆放預制管廊，以便吊裝進入基坑。綜合管廊在平面轉(zhuǎn)彎、現(xiàn)澆段連接、艙內(nèi)管線出線時，單節(jié)預制管廊內(nèi)部支墩、支吊架預埋件均與標準段不同，但外形尺寸卻完全一致。例如，某工程2m單艙管廊一節(jié)重達21.55t，一旦吊裝或拼接出錯，將嚴重影響施工進度。

　　基于BIM+RFID信息管理系統(tǒng)，在構(gòu)件吊裝前，采用RFID閱讀器掃描現(xiàn)場構(gòu)件，在管理系統(tǒng)中自動實現(xiàn)BIM拼裝模型與現(xiàn)場構(gòu)件身份比對，當現(xiàn)場構(gòu)件與BIM拼裝模型構(gòu)件身份符合時，才能進行吊裝、拼接，確保構(gòu)件吊裝、拼接的準確無誤。

　　■運營管理階段

　　產(chǎn)權(quán)單位接管管廊后，直接利用手持閱讀器在艙內(nèi)掃描RFID標簽，對應編號調(diào)取BIM拼裝模型即可實時查詢管廊預埋件位置，實現(xiàn)管道支墩、電力和通信支架、照明、消防設施安裝位置的精確定位，避免管廊建成后艙內(nèi)預埋件無法定位的問題。待附屬設施安裝完成后，將管廊艙內(nèi)視頻監(jiān)控、氣體監(jiān)測、溫度監(jiān)測、氣壓監(jiān)測、自動消防系統(tǒng)接入BIM+RFID信息管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對綜合管廊日常運行狀態(tài)的實時遠程監(jiān)控管理。

　　工程實例

　　某試點綜合管廊工程為現(xiàn)狀道路新建管廊工程，全長約5.3km，總投資約5.8億元。入廊管線包括：110kV（220kV）電力、DN1400和DN600輸水管道、DN500高壓和DN273中壓燃氣管道、通信、d500～d1200污水管。該綜合管廊共設置6種艙型，分別為：四艙A型、三艙B型、三艙C型、雙艙E型、雙艙F型、單艙D型。

　　新建綜合管廊位于現(xiàn)狀城市主干道，車流量大，道路兩側(cè)房屋距離近，現(xiàn)狀管線密集，施工期要求保證雙向6車道通行能力，施工作業(yè)面極為有限。為了降低施工對交通的影響，經(jīng)反復研究，部分標段（總長1.51km）采用裝配式建造。本文以道路南側(cè)K1+71.5～ K3+05.3 C型三艙裝配式管廊為例，對比人工管理為主的裝配式建造和基于BIM+RFID的裝配式建造花費的時間成本。假設時間成本基數(shù)為X，以現(xiàn)階段人工管理為主的裝配式建造花費的時間作為基數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場反饋施工進度表統(tǒng)計。

　　該段綜合管廊基坑南側(cè)為現(xiàn)狀房屋，距離為1.3～12.8m，北側(cè)為現(xiàn)狀道路，新建綜合管廊位于輔道與人行道下方，現(xiàn)狀管線密集。工業(yè)化生產(chǎn)階段、施工裝配階段及運營管理階段基于BIM+RFID的裝配式建造均比現(xiàn)階段人工管理為主的裝配式建造節(jié)省時間。規(guī)劃設計階段時間成本增加的原因在于，該階段需要增加對設計人員新技術(shù)的培訓時間，但是軟件使用熟練后，效率會提升，甚至高于現(xiàn)階段二維設計。

　　工程投資方面，由于新增了BIM+RFID系統(tǒng)搭建，管廊出廠配置RFID標簽、閱讀器等硬件設備，項目前期投資較現(xiàn)階段增加。但是通過新技術(shù)運用，避免了構(gòu)件生產(chǎn)和吊裝拼接錯誤，其規(guī)避損失與增加投資相當，關(guān)鍵在于，通過BIM與RFID技術(shù)結(jié)合運用，縮短了項目建設周期，保證了建設質(zhì)量。

　　將BIM與RFID技術(shù)結(jié)合應用于裝配式綜合管廊建設全生命周期，確定了以BIM+RFID拼接模型為核心的信息管理系統(tǒng)作為工程全生命周期協(xié)作平臺，使其貫穿于項目規(guī)劃設計、工業(yè)化生產(chǎn)、施工裝配、運營管理四個階段，實現(xiàn)了預制管廊的三維正向設計、工業(yè)化高質(zhì)量生產(chǎn)、智能化管理、構(gòu)件科學堆放、精準吊裝拼接、艙內(nèi)預埋件準確定位，提升了裝配式綜合管廊建設的智能化水平。工程實例證明，BIM與RFID技術(shù)結(jié)合應用于裝配式綜合管廊建設能夠縮短項目建設周期，是值得推廣的，也為市政裝配式橋梁和下穿隧道工程提供了借鑒。

　　楊志勇 章沛蓉 張雨杰 張文時

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