探索BIM正向协同应用

文｜赵振龙

随着BIM技术在我国的不断推广，三维设计、BIM技术应用已成为行业的共识。以往BIM技术在水利上的应用主要集中在大坝、水闸这类枢纽性工程，对于长距离线性工程应用较少，而且以往很多BIM工程也都不是正向设计，BIM产品的交付更是依赖外部平台，这其中包括水利BIM发展较晚，行业技术积累薄弱等原因。如何使用BIM技术实现正向设计，是制约BIM技术在设计阶段推广的主要问题；而如何将BIM成果进行交付，交付方式是否具有普惠性，更是影响BIM技术在整个行业的推广。

项目说明

某重点输水工程主要由输水管线构成，输水线路全长约110Km，主要建筑物包含输水管道及阀等附属建筑物、泵站、出水口工程、调蓄水池等。输水管道采用钢管及PCCP，规格为DN900、DN1400、DN1800、DN2000四种，布置形式为单线布置。

管线铺设主要采用明挖的方式，开挖坡比视地质条件及开挖高度不同在1:0.3～1:2区间变动，管线底部120°包角范围内采用砂砾石回填，顶部50cm厚度内回填种植土，并预留30cm的下沉量，其余部分采用原状土分层压实回填。

设计流程

长距离调水工程前期必然要经过若干种方案比选才能确定线路、管径、管材等工程设计基本要素。这个过程包含从大比例地形图、卫星地图及大比例区域地质图上进行布线；现场实际探勘；经济指标对比等诸多工作。其实在这些前期工作里，BIM技术就可以介入，例如使用OpenRoads Designer软件在大比例地形图上进行线路方案对比，可以快速的得出工程量。

在方案确定后的初设及施工图阶段，则需要1:2000带状图的测绘；详细的沿线地质勘查；初设或施工图纸的绘制等工作。在这个阶段里，各个专业则可以使用各专业不同的BIM软件在ProjectWise上协同工作。需要注意的是1:2000的带状图只能做为底图应用，实际管线的地面线纵断要求的精度往往是在1:500及以上的，这要求测绘部门要沿管线实际平面位置重新测量，重新测量的管线地面线要能反映在测绘成果的TIN文件中。对于具体BIM技术来说，在工程各个阶段都是通用的。

管线建模

管线建模采用OpenRoads Designer软件。在平面线确定的前提下，管线建模的主要工作是管线纵断面的绘制，以及横断面模板的制作和根据地质条件对廊道进行“点控制”及“约束标签”控制。

图1 纵断面的绘制

图2 横断面模板

管中心纵断面绘制。长距离供水管线一般为有压输水的形式，管顶应有一定的覆土保护层并且管道埋深应大于设计最大冻深。可以利用“纵断面偏移”命令，将原始地面纵断线偏移一定距离作为绘制纵断面的辅助线，再参照辅助线绘制纵断面，绘制完毕后可以在纵断面视图中对纵断面进行调整，也可以通过“表编辑器”对纵断进行类Excel表式的调整（如图1）。

管线横断面模板。管线横断面创建秉着方便调整、方便算量的原则进行创建；横断面模板包含管道开挖、管底120°包角砂砾石垫层、原状土回填，种植土回填；因为管本身为标准件，而且钢管本身管壁只有2cm，横断面建模时忽略了管本身（如图2）。

建模时要约束好各部件相互的关系，并实现在开挖底面可以进行 “点控制”，开挖坡比可使用“约束标签”进行调整，同时保证垫层、回填土等要素能随开挖坡比及开挖宽度的调整进行同步调整。

廊道创建。激活地形、设计纵断线，套用横断面模板，生成三维管道模型，根据地质条件对廊道进行“点控制”及“约束标签”控制；使用“廊道组件”统计工程量。

管线出图

管线出图主要包括纵断图的绘制、平面图的绘制、平面线控制点的报表、管线断面图的绘制。

其中管线断面可采用标准断面图来简化出图，其余使用ORD自身出图功能进行出图。出图前要事先对ORD后台的字体、图框、出图种子、纵断的特征定义进行相应的配置；对类似指北针、排气阀井、排水阀井的平面符号使用cel功能进行统一配置，这种后台配置工作虽繁琐却必要，是保证工程项目效率的关键，对后台管理员有较高的要求。

纵断出图。管线纵断出图使用ORD绘制剖面图的功能，生成纵断图后，使用插入cel的功能将排气阀井、排水阀井插入到纵断曲线的高点和低点，并对纵断曲线进行简单的标注（如图3）。

图3 纵断出图

平面图出图及平面线报表。使用插入cel的功能，将排气阀井、排水阀井插入到平面的相应位置，使用参考命令将二维地形图作为底图参考到2D model中，使用ORD绘制平面图的功能进行平面出图。出图完毕后，再将指北针插入2D model里每个绘图边界里，由于图纸与2D model是动态关联的，指北针也将出现在图纸中。

平面线报表使用ORD报表功能，报表输出时选择适宜的报表样式，并将报表保存成Excel格式，本工程选用Horizontal Elements XYZ 样式（如图 4）。

图4 平面出图及平面曲线报表

图5 参数化建模及钢筋出图

图6 基于Navigator的产品交付

管线节点参数化及产品交付

管线节点如阀井、PCCP段镇墩采用AECOsim Building Designer（以下简称ABD）软件创建，对于镇墩这种简单的构件，可采用制作成参数化cel的方式，方便设计人员调用。管线节点的配筋采用ReStation软件，可以准确快捷的生成三维钢筋、钢筋图及钢筋材料表（如图 5）。

产品交付关乎着BIM价值的释放，本工程主要使用Navigator软件集成交付。对于信息模型可以发布成i-Model，工程图纸可以打印成PDF格式，并将各种工程文档分门别类打包放在一个文件夹内。在Navigator里使用链接集将信息模型、地质模型、图纸、工程量报表、工程影像、技术标准等与工程文档链接在一起，并在具体的信息模型上挂接类似工程量报表之类的链接。这样只要打开主模型，就可以把控整个工程项目。

在工程建设期间，一些建设相关信息仍可以以同样的方式继续链接。在产品交付时，可以将打包文件夹配置在业主单位的服务器上，并将其共享；同时在局域网内对不同用户配置相应访问此共享文件夹的权限，即可完成对工程整个信息进行有效管理。采用这种方式，简单易行，规避了BIM交付WEB端的开发，同样可以将信息化贯穿到工程的始末（如图6）。

该项目利用BIM软件，实现了设计阶段的各专业正向协同设计、工程建设期间的产品交付。充分发挥了BIM技术信息化、可视化、协同性、一体化的优势。充分利用BIM软件的特点，避免了产品交付平台的开发。