BIM技術在地下空間開發中各個階段的應用

地下空間工程是指在地面以下的巖體或土層中修建地下建（構）筑物的工程，包括交通運輸工程、工業與民用工程、市政工程及地下綜合體，在解決土地緊張、交通擁堵、能源浪費、環境污染等問題中發揮了重要作用，是我國城市建設和改造的重要部分。 

縱觀漫長的歷史，人類從來沒忽視過地下空間的開發價值，盡管不同歷史階段的文明各有特點，但在爭取生存的過程中，人們都不同程度地利用著地下空間。從原始“穴居”到突尼斯瑪特瑪塔的“地下村莊”，從中國西北下沉式“窯洞”到現在的“地下都市”，地下空間利用的深度及廣度不斷得到深化和發展。

突尼斯：馬特馬塔“地下村”

隨著城市化進程加快，我國地下空間工程建設發展迅速，改善了城市交通環境，節約了土地資源。但由于地下工程多屬隱蔽工程，項目的規劃、設計、施工等存在諸多問題：缺乏科學、系統的規劃、協同設計體系與技術規范不完善、施工信息管理手段落后、運營維護難度大。

如今，BIM技術已在我國地面建筑許多項目中得到了成功應用；在城市地下空間開發中，BIM技術的案例多集中在城市地下交通。要充分開發利用地下空間，需通過BIM技術實現信息建模，并應用到地下空間工程的各個階段。

前期規劃階段

BIM應用于地下空間規劃，旨在建立一個信息模型。該模型能反映擬建工程的地下空間環境，包括地下空間資源數量、周邊已有地下建筑物以及地下管網系統布局。在此基礎上，分析擬建工程與已有工程的相互關系，利用BIM系列軟件強大的建模、渲染和動畫技術進行多方案3D模型的預演，合理選擇擬建地下工程的空間布局、結構形式，并構建資源系統、市政系統、環境系統的城市地下空間規劃指標體系，從而使地下空間總體規劃定性控制定量化，定量控制具體化，定位控制準確，增強總體規劃的科學性、合理性和可行性。

中國最長地下走廊——武漢光谷中心城

設計階段

地下空間工程設計主要包括總平面設計、建筑細部設計、結構設計和機電系統設計等。設計決定地下空間工程建成后的工程實體能否發揮其設計功能。利用BIM技術，進行合理設計，預留維修空間，合理布置地下管線，便于后期的順利施工和運營維護。

三維建模是BIM技術與地下空間工程設計有效結合的前提。整合參數化設計等BIM技術優勢，制定全面并具有可實施性的應用流程，構建全生命周期的BIM設計平臺，在BIM三維環境中進行設計、分析與優化。

各專業、各流程軟件數據交互，保證設計數據能夠通過模型正確共享。每個設計對象都有各自的設計變量，不同設計變量之間的關系構成約束?；谶@些約束，應用沖突檢測工具檢測模型中存在的沖突，快速地發現BIM模型中個專業內部及各專業之間存在的空間碰撞，并形成碰撞報告。對模型進行同步修改，減少設計人員的重復勞動和錯誤率。

另外，運用Cloud-BIM技術，將BIM所需的軟件、存儲能力、運算能力分布于云端，在云端實現模型的創建、展示、碰撞檢測等功能?；诘叵驴臻g工程協同設計的需要，構建協同設計平臺架構，使用云端上的數據及軟件進行協同設計與分析。充分利用BIM模型信息，避免重復建模，實現高效設計。

施工階段

在地下空間工程施工中，施工信息化在工程進度、物料追蹤、可視化管理等方面的優勢凸顯。

按照IFC標準定義地下建筑構件、組織地下空間結構，提供3D建模。創建、編輯材料、進度、成本、質量和安全等施工屬性，并與3D模型相關聯。將包含工程屬性的施工BIM模型導出為IFC文件，供BIM施工管理系統使用。

施工進度動態模擬

BIM技術的4D（3D+Time）模擬建造過程能實現對施工進度的查詢和調整、監控。將施工過程中的材料、勞動力和成本等信息輸入BIM施工模型中，進行施工進度模擬，對比實際進度和計劃進度，分析進度偏差，結合現場情況對施工計劃進行實時調整。

物料追蹤管理

通過BIM技術的4D關聯數據庫，及時獲得施工過程基礎數據，為制定采購計劃、限額領料等提供快速、準確的數據支撐。借鑒物流行業的成熟經驗，利用RFID技術的物流管理信息系統，結合BIM模型多維數據庫中建筑物、構件和設備的所有信息，實現對物料跟蹤管理。

可視化管理

將施工各階段、各專業的信息集成到Autodesk Navisworks Manage施工可視化分析平臺，利用BIM可視化技術進行工程施工進度動態展示；生成施工過程中動態的資源需求量及消耗量報告，分析各階段的資源分配情況；結合結構分解編碼與BIM模型，得到成本動態模型，繪制成本動態＂直方圖＂，監控支出情況；利用3D模型進行施工場地動態布置，賦予各施工設施4D屬性信息?；谝陨霞夹g，實現對施工過程的進度、資源、成本和場地管理。

運行維護階段

集成設備的基本信息、合同信息、成本信息和運行維護管理信息，使用Architecture軟件建立BIM設備模型，通過Bentley Revit軟件的開放數據庫互連，形成一個包含BIM模型中設備信息的初始運維管理數據庫。結合BIM模型和設備運維數據庫建立一個基于BIM的設備運行維護管理模型，實現對地下工程設備運行維護階段的可視化管理。地下空間多是人員集中的場所，要合理安排突發狀況下的人員疏散，結合BIM模型的子系統對突發狀況的預警和人員的疏散提供信息。

系統分析

系統分析就是按照業主需求和設計規定，衡量地下工程性能，對機械操作、能耗分析、人流分析、照明分析、內外部氣流模擬等工程項目性能進行評估。將系統分析軟件結合到BIM模型中，采用同一模型和系統參數，通過分析模擬對系統參數進行相應的確定或修改，甚至制定系統改造計劃，從而提高地下工程項目的性能。。

災害應急模擬

結合災害分析模擬軟件和BIM技術，模擬災害發生的過程，分析災害發生的原因，幫助制定災害應急預案。災害發生時，利用BIM設備運行維護模型，能清晰地展現出緊急狀況點的位置，設計最合理路線，及時疏散人群，幫助救援人員做出最準確的應急措施，提高應急能力。

地下空間發展的國際化趨勢

美國波士頓：道路地下化

波士頓中央大道，經歷了由高架道路到地下道路的地下化過程。這個工程被稱為美國有史以來工程量最大、工期最長、資金投入最多的市政工程，驗證了城市道路及高架道路的地下化趨勢。

加拿大蒙特利爾：地下城市

由于寒冷的氣候，蒙特利爾居民的地面出行多有不便。依靠1972年蒙特利爾世博會的成功舉行，開發了大規模的地下綜合體。如今，蒙特利爾已建成世界最長的地下步行系統。

日本東京：共同溝

共同溝，又名綜合管廊，最早形成于巴黎。經過幾十年發展，在日本達到成熟階段。日本東京的共同溝的長度在世界各大城市中排名榜首，在規劃、設計、施工、管理、營運等方面自上而下和自下而上已形成了一整套完整的法律、法規、規定、辦法。

法國巴黎的經驗：廢棄礦穴資源的利用與立體化城市

法國巴黎最早的地下空間開發為廢棄礦穴的再利用。利用幾個世紀之前挖掘的廢棄礦井布置城市下水道、共同溝、防空防災設施，并1890年成功用于巴黎世博會中國館與印度館的設置，取得了轟動效應。

巴黎城中心地區的雷亞諾中央廣場改造實行立體化再開發，把貿易中心改造成一個綜合功能的公共活動廣場，在強調保留傳統建筑藝術特色的同時，開辟一個以綠地為主的步行廣場，為城市中心區增添一處宜人的開敞空間；與此同時，將交通、商業、文娛、體育等多種功能都安排在廣場的地下空間中，形成一個大型的地下城市綜合體。

巴黎的另一個成功案例為拉德芳斯新城的立體開發。在拉德芳斯的地下，建立了龐大的地下道路系統。將到發交通與通過式交通一并安置在道路地下。地面全部綠化、廣場，儼然一座公園式的城市，人行環境舒適安全。

未來我國城市地下空間發展的需求預測

交通設施的地下化、 大型地下綜合體、民防與綜合防災設施、市政管線的地下化與集約化、基礎設施地下化、倉儲設施的地下化、科技和人才的集約與復合和體制、機制與政策、法規等

未來地下空間優選發展的10大科技領域

1、城市地下空間的規劃設計理論、方法與技術規范。

2、大型、深層地下空間設施建設新技術與成套機械設備的國產化。

3、軌道交通的運營車輛及相關設備的國產化。

4、地下空間環境舒適性與安全性營造的理論、方法、標準及相關設備研制。

5、適用于地下空間開發利用的生態、節能型新材料、新工藝及新設備的研制。

6、地下空間開發利用與城市環保災害防治新技術。

7、地下空間資源的數字化、信息化及其應用技術。

8、城市地下空間突發性事故的應急對策與措施研究。

9、城市地下空間開發利用的綜合經濟研究。

10、城市地下空間開發利用的保險機制及風險研究。