地下空间工程是指在地面以下的岩体或土层中修建地下建（构）筑物的工程，包括交通运输工程、工业与民用工程、市政工程及地下综合体，在解决土地紧张、交通拥堵、能源浪费、环境污染等问题中发挥了重要作用，是我国城市建设和改造的重要部分。
纵观漫长的历史，人类从来没忽视过地下空间的开发价值，尽管不同历史阶段的文明各有特点，但在争取生存的过程中，人们都不同程度地利用着地下空间。从原始“穴居”到突尼斯玛特玛塔的“地下村庄”，从中国西北下沉式“窑洞”到现在的“地下都市”，地下空间利用的深度及广度不断得到深化和发展。
 突尼斯：马特马塔“地下村”
随着城市化进程加快，我国地下空间工程建设发展迅速，改善了城市交通环境，节约了土地资源。但由于地下工程多属隐蔽工程，项目的规划、设计、施工等存在诸多问题。
（1）缺乏科学、系统的规划；
（2）协同设计体系与技术规范不完善；
（3）施工信息管理手段落后；
（4）运营维护难度大。
如今，BIM技术已在我国地面建筑许多项目中得到了成功应用。在城市地下空间开发中，BIM技术的案例多集中在城市地下交通。
我国地下空间开发多为地铁衍生项目
要充分开发利用地下空间，需通过BIM技术实现信息建模，并应用到地下空间工程的各个阶段。
1.前期规划阶段
BIM应用于地下空间规划，旨在建立一个信息模型。该模型能反映拟建工程的地下空间环境，包括地下空间资源数量、周边已有地下建筑物以及地下管网系统布局。在此基础上，分析拟建工程与已有工程的相互关系，利用BIM系列软件强大的建模、渲染和动画技术进行多方案3D模型的预演，合理选择拟建地下工程的空间布局、结构形式，并构建资源系统、市政系统、环境系统的城市地下空间规划指标体系，从而使地下空间总体规划定性控制定量化，定量控制具体化，定位控制准确，增强总体规划的科学性、合理性和可行性。
 中国最长地下走廊——武汉光谷中心城
2.设计阶段
地下空间工程设计主要包括总平面设计、建筑细部设计、结构设计和机电系统设计等。设计决定地下空间工程建成后的工程实体能否发挥其设计功能。利用BIM技术，进行合理设计，预留维修空间，合理布置地下管线，便于后期的顺利施工和运营维护。
三维建模是BIM技术与地下空间工程设计有效结合的前提。整合参数化设计等BIM技术优势，制定全面并具有可实施性的应用流程，构建全生命周期的BIM设计平台，在BIM三维环境中进行设计、分析与优化。
基于BIM的设计流程
各专业、各流程软件数据交互，保证设计数据能够通过模型正确共享。每个设计对象都有各自的设计变量，不同设计变量之间的关系构成约束。基于这些约束，应用冲突检测工具检测模型中存在的冲突，快速地发现BIM模型中个专业内部及各专业之间存在的空间碰撞，并形成碰撞报告。对模型进行同步修改，减少设计人员的重复劳动和错误率。
另外，运用Cloud-BIM技术，将BIM所需的软件、存储能力、运算能力分布于云端，在云端实现模型的创建、展示、碰撞检测等功能。基于地下空间工程协同设计的需要，构建协同设计平台架构，使用云端上的数据及软件进行协同设计与分析。充分利用BIM模型信息，避免重复建模，实现高效设计。
3.施工阶段
在地下空间工程施工中，施工信息化在工程进度、物料追踪、可视化管理等方面的优势凸显。
按照IFC标准定义地下建筑构件、组织地下空间结构，提供3D建模。创建、编辑材料、进度、成本、质量和安全等施工属性，并与3D模型相关联。将包含工程属性的施工BIM模型导出为IFC文件，供BIM施工管理系统使用。
（1）施工进度动态模拟
BIM技术的4D（3D+Time）模拟建造过程能实现对施工进度的查询和调整、监控。将施工过程中的材料、劳动力和成本等信息输入BIM施工模型中，进行施工进度模拟，对比实际进度和计划进度，分析进度偏差，结合现场情况对施工计划进行实时调整。
（2）物料追踪管理
通过BIM技术的4D关联数据库，及时获得施工过程基础数据，为制定采购计划、限额领料等提供快速、准确的数据支撑。借鉴物流行业的成熟经验，利用RFID技术的物流管理信息系统，结合BIM模型多维数据库中建筑物、构件和设备的所有信息，实现对物料跟踪管理。
（3）可视化管理
将施工各阶段、各专业的信息集成到AutodeskNavisworksManage施工可视化分析平台，利用BIM可视化技术进行工程施工进度动态展示；生成施工过程中动态的资源需求量及消耗量报告，分析各阶段的资源分配情况；结合结构分解编码与BIM模型，得到成本动态模型，绘制成本动态＂直方图＂，监控支出情况；利用3D模型进行施工场地动态布置，赋予各施工设施4D属性信息。基于以上技术，实现对施工过程的进度、资源、成本和场地管理。
4.运营维护阶段
集成设备的基本信息、合同信息、成本信息和运行维护管理信息，使用Architecture软件建立BIM设备模型，通过AutodeskRevit软件的开放数据库互连，形成一个包含BIM模型中设备信息的初始运维管理数据库。结合BIM模型和设备运维数据库建立一个基于BIM的设备运行维护管理模型，实现对地下工程设备运行维护阶段的可视化管理。地下空间多是人员集中的场所，要合理安排突发状况下的人员疏散，结合BIM模型的子系统对突发状况的预警和人员的疏散提供信息。
（1）系统分析
系统分析就是按照业主需求和设计规定，衡量地下工程性能，对机械操作、能耗分析、人流分析、照明分析、内外部气流模拟等工程项目性能进行评估。将系统分析软件结合到BIM模型中，采用同一模型和系统参数，通过分析模拟对系统参数进行相应的确定或修改，甚至制定系统改造计划，从而提高地下工程项目的性能。。
（2）灾害应急模拟
结合灾害分析模拟软件和BIM技术，模拟灾害发生的过程，分析灾害发生的原因，帮助制定灾害应急预案。灾害发生时，利用BIM设备运行维护模型，能清晰地展现出紧急状况点的位置，设计最合理路线，及时疏散人群，帮助救援人员做出最准确的应急措施，提高应急能力。
通过BIM技术充分实现地下空间工程全生命周期各个阶段的信息数字化，从而合理规划、优化设计流程、提高工程施工质量、简化运营管理。目前，BIM技术在我国城市地下空间开发和利用的运用尚处在起步阶段，应用的内容比较少，层次不深，需要不断地研究和应用来推动深层次的应用。
（责任编辑：卢新玲）
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