BIM在市政排水工程中的应用

王崇祯，冯文博，张岩

（中建交通建设集团有限公司）

1 引言

市政管线施工时，由于场地狭小，拆迁量大，且地下管线复杂，常规的二维平面的设计方式因自身技术条件的限制，难以清楚地表达设计理念，容易出现诸多错、漏、碰、缺，既不能很好地满足设计人员的需要，也不利于各专业间的数据汇聚，在与项目其他参与方沟通时产生诸多不便。在正常管线施工时，管线出现交叉碰撞往往采用有压管道让无压管、支管避让干线管、小口径管避让大口径管、可弯曲管道让不可弯曲管道、临时管道让永久管道的避让原则。在此原则下，管线施工实际位置与设计图纸不一致，存在误差，且因市政工程“短、平、快”的建设性质，利用BIM的信息技术“可视化”提前进行图纸复核将大大地减少信息传递过程中的丢失及重建，并能帮助所有工程参与者提高决策效率和正确性。

2 工程概况

绛溪三线为城市主干路，长度约

9.954 km，城市道路红线宽45m，项目属于“短、平、快”的建设性质；线路同步建设道路、雨水、污水、交安、照明、电力、自来水、燃气、通信、再生水等管线。管线布置位置工作面较小，管线集中，工期紧张，交叉作业多，协调难度大，存在设计、施工过程中协调性差、整体性不强等问题。管线断面布置见图1。

图1 管线综合横断面图

3 建筑信息模型（BIM）概念

随着信息化的快速发展，基于BIM技术的项目管理方式应运而生，BIM技术可为实现设计、施工一体化提供良好的技术平台和解决思路。BIM技术有别于目前的二维CAD设计，它以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，该模型是对工程项目相关信息详尽、真实的表达。这样的平台不但加强了设计的协调性、施工的可行性，而且把协调和整体的目标贯穿建筑工程的整个周期。国内外不少项目都进行了实践，并取得了良好效果（见图2）。

图2 BIM技术设计效果

项目在BIM技术上主要应用体现在可视化、数据判误、数据再利用自动制图及与其他技术接口等五大方面。

4 工艺流程和操作要点

项目采用BIM技术解决方案，搭建道路、涵洞、地质、市政管线等模型，借助BIM可视化效果表现手段，对全线进行BIM三维设计。从管线综合图纸复核、专业配合协调、设计变更协同、竣工图制作等方面，革新传统复核方法，使设计、施工方案与工程实际完美结合。

4.1 工作准备

①配备高性能电脑，确保BIM技术上线的硬件设施齐全。

②建模人员分析梳理施工图纸，保留必备资料，剔除冗余部分，保持与设计人员频繁沟通；熟悉建模软件，研习软件教程，规范建模流程，避免重复工作。

人祭的牺牲者“大多是罪犯、战囚(俘虏)与儿童”。这种人祭的方式甚至在世俗世界也还要有继续，比如战争的时候，战斗之前的祭旗就是人祭，祭品往往是敌人或叛徒。

4.2 骨架线设计

项目尝试用Revit软件实现，具体操作如下：

①通过CAD原始图纸导出坐标点数据，存储文件为.XLS或.CSV的格式；

②处理数据库文件，得出X，Y坐标点与X，Y，Z坐标点，并生成在井口位置的埋深信息值；

③在得出数据信息以后，采用Civil 3D的空间模型曲线的设计方式，分别完成地面线、埋深线；

④借助BIM软件API接口，将勘察资料、图纸资料直接转化为三维模型，极大提升市政工程BIM建模效率。

4.3 模型构建及组合

市政工程项目隐蔽工程较多，反复开挖容易导致压实度质量波动，回填不均。在施工前，如果图纸梳理程度不够，施工先后顺序颠倒，易造成浅管先埋下，深管再挖开；专业分包队伍多，存在交叉施工，一旦出现错、漏、碰、缺，易导致窝工费及工期延宕，提升项目成本。针对上述情况，一方面采用无人机进行实景建模，实现工程概览，航拍图片可以处理成点云，进一步构建地模，借助Civil板块进行工程土方分析。对各构筑物进行分拆并构建模型，进行工程量统计，同时在建造过程中，借助revit软件，对于个别重要、复杂施工部位，可精确模拟预演现场施工过程，减少因施工顺序、施工技术不合理造成的返工和浪费。

4.4 碰撞检测

模型按区块分专业拼装完成后，分析碰撞检测的相关专业，为提高运行速度，控制参考文件的深度，卸载无关部分。

碰撞检测内容：管道与管道，管道与给排水附属设施（检查井、阀门井、箱涵等），附属节点与道路结构层等，根据碰撞检测结果调整工程设计。

对设计的调整，可以分为两种类型，一种是BIM中直接调整，最后反馈到蓝图；另一种是在CAD中调整后，将数据导入BIM模型，重新进行碰撞检测。

4.5 渲染与动画制作

渲染内容包括综合管线各类型节点（内部、外部、剖面、局部大样），经整理模型构建逻辑，分析专业之间依托关系有助于分清建模工作的主次轻重，梳理模型的独立性与关联性。

设定路径时，应充分考虑总帧数与播放的关系，当总帧数及每秒帧数确定后，路径应尽可能平滑，镜头转换过渡平缓。

5 建模结果及效益

设计和施工阶段应用BIM技术可使各个环节配合得更好，降低图纸出错率、减少质量事故、增加项目的透明度和可控性等。

5.1 设计阶段

1）BIM能够完成建筑概念设计、扩初设计及施工图设计

三维模型建立后，可以随意生成平、立、剖三维图纸，所以在图纸修改过程中，设计师主要关注现实设计的要素，而不用维护平面图、立面图、节点图等对应关系，这大大减少了图纸差错率。

2）虚拟现实的设计

施工之前的设计施工图阶段，利用BIM已进行了虚拟施工体验，把可能产生的错误或问题均解决了，对整个工程来讲，付出的代价最低，这也是BIM的价值所在。

5.2 施工阶段

①模型较为清晰地反映各专业设计方案之间的关系，体验了不同组装架构模型的可操作性与实用性。

②通过利用BIM模拟施工，在虚拟环境中体验建筑施工过程，排除可能产生的问题，对复杂的重要项目尤为适用。

③通过管线碰撞，进一步解决了专业会签后疏忽的小部分问题。

④根据总装模型，预判施工先后顺序，在施工组织与管理中进行了实际应用，起到工程辅助优化的作用。

⑤在模型构建过程中，充分感受到协同工作的重要性，无论是建模还是设计，协同是避免“设计盲区”和“错漏碰缺”的重要手段。

⑥确保地下管线安全，避免因地下管线，在施工时修改设计，造成人、财、物浪费，延误工期，并为后续竣工图提供有利保证。

⑦目前在市政管线方面，鸿业对平纵出图及制图效率仍然远超BIM；但对管网综合，BIM提供了更好视角，在审核审定阶段效率更高，同时建模完成后，BIM解决问题的方式更能适应现场的需求。

5.3 材料和造价

由于建筑信息模型包含了所代表的建筑物的详尽信息，因此，制作各种材料表、综合表格等十分容易，为建筑信息模型的进一步应用创造了条件，如利用这些表格进行概预算，向建筑材料供应商提供采购清单等。另外，BIM增加了工程项目的透明度，为规范建筑市场、防止偷工减料发挥了作用。

6 结语

随着技术的发展，目前推进BIM，依托模型对工程设计进行分析，有效地解决了传统设计、施工过程中存在的问题，提高了工作效率。友好的可视化界面和数据库处理能力，使其可以以一种更为直观的方式去应对施工过程中存在的问题。结合上述分析，针对市政综合项目，在工期紧、任务重、设计专业多的背景下，既想保证工程设计安全可靠，又要多快好省的进行施工，保证收益的最大化，依托绛溪三线道路工程总承包项目中利用BIM在排水管道工程中的应用实例，再次证明将BIM技术应用在市政排水项目，既能提高项目整体施工水平，又能促进我国建筑业的蓬勃发展。