李拓

摘要：隨著我國經(jīng)濟社會的不斷完善，城市建設(shè)也進入快速發(fā)展時期，市政道路工程管線種類日益增多，傳統(tǒng)設(shè)計流程的二維管線綜合在解決管線設(shè)計問題時存在諸多缺陷。本文對BIM技術(shù)在市政管線綜合設(shè)計中的應(yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù) 市政道路 管線綜合 設(shè)計 應(yīng)用

1.傳統(tǒng)二維市政管線綜合設(shè)計的缺陷

在大型、較復(fù)雜的市政工程項目設(shè)計中，由于管線系統(tǒng)繁多、布局復(fù)雜，常出現(xiàn)各專業(yè)工程管線在水平或豎向空間位置上產(chǎn)生互相干擾碰撞，或者管線與其他管道附屬構(gòu)筑物沖突的情況。給施工帶來麻煩，造成返工或浪費，甚至存在安全隱患。為了避免上述情況的發(fā)生，傳統(tǒng)的設(shè)計流程中通過二維管線綜合設(shè)計來協(xié)調(diào)各專業(yè)的管線布置。但傳統(tǒng)二維市政管線綜合只是將各專業(yè)的平面管線布置圖進行簡單的疊加，按照一定的原則確定各種系統(tǒng)管線的相對位置，進而確定各管線的原則性標(biāo)高，再針對關(guān)鍵部位繪制局部的剖面圖?？偟膩碚f存在以下缺陷：

（1）管線交叉的地方靠人眼觀察，難以進行全面的分析，碰撞無法完全暴露及避免。特別是對于大型的市政道路，管線種類眾多，在道路標(biāo)高變化較大或周邊地形復(fù)雜的地方，管線避讓、滿足敷設(shè)要求以及控制埋深等各問題之間常常顧此失彼。

（2）管線交叉的處理均為局部調(diào)整，很難將管線的連貫性考慮進去，可能會顧此失彼，解決了一處碰撞，又帶來別處的碰撞。

（3）管線標(biāo)高多為原則性確定相對位置，僅局部繪制剖面的位置有精確定位，大量管線沒有全面精確地確定標(biāo)高。

（4）多專業(yè)疊合的二維平面圖紙圖面復(fù)雜繁亂，不夠直觀。僅通過“平面+局部剖面”的方式，對于多管交叉的復(fù)雜部位表達不夠充分。

由于傳統(tǒng)的二維市政管線綜合設(shè)計存在以上不足，采用BIM技術(shù)進行三維市政管線綜合設(shè)計就成為針對大型復(fù)雜市政管線設(shè)計問題的優(yōu)選解決方案。

2.BIM技術(shù)應(yīng)用于三維市政管線設(shè)計的優(yōu)點

BIM（Building information modeling/Building information model）是指建筑信息建模/建筑信息模型。在Jerry Laiserin著名的比較蘋果與橙子論述提出后，這一設(shè)計理念初步深入人心并得到應(yīng)用推廣。BIM計算是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性等五大特點。

BIM技術(shù)的發(fā)展使三維管線綜合的設(shè)計方式得以實現(xiàn)，通過BIM協(xié)同設(shè)計可以直觀表達各專業(yè)管線的設(shè)計意圖，進而明確管線構(gòu)筑物的復(fù)雜構(gòu)造及管線之間的相互空間關(guān)系，方便進行碰撞與干涉檢查和實時調(diào)整，實現(xiàn)元素級別的協(xié)同。

3.BIM應(yīng)用于三維市政管線設(shè)計的主要軟件

目前國內(nèi)已有多種軟件可供選擇，但三維管線綜合的設(shè)計有其特殊的需求，需要跟市政道路進行緊密結(jié)合。目前業(yè)內(nèi)使用較成熟的主要設(shè)計軟件包括Autodesk公司開發(fā)的Revit MEP軟件、Autodesk Civil3D軟件、以及鴻業(yè)公司開發(fā)的鴻業(yè)三維智能管線設(shè)計系列軟件。經(jīng)過筆者對不同項目的使用分析，對這即款主流軟件的不同應(yīng)用重點有如下體會：

Revit系列軟件包含Revit Architecture、Revit Structure、Revit MEP三個軟件，分別對應(yīng)建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備專業(yè)，三者互相融合度高，可以滿足復(fù)雜的市政工程節(jié)點、以及大型綜合體市政道路出入口處的管線綜合設(shè)計的需要。

Autodesk Civil3D軟件可以實現(xiàn)大型市政道路、城市公路的整體設(shè)計，其數(shù)據(jù)分析功能強大，在土方計算、區(qū)域排水等參數(shù)分析上優(yōu)勢明顯。但Autodesk Civil3D對市政管線的支持限于道路排水，其余類型的市政管線需要用戶自行設(shè)置類型及規(guī)則，這對設(shè)計用戶的培訓(xùn)要求較高。

BIM軟件在和其他軟件協(xié)同方面，目前主要通過LandXML、FBX、SKP、DWG等數(shù)據(jù)文件進行，可以和InfraWorks、3dMax、Google Skyetchup等軟件交換信息和模型數(shù)據(jù)，具體交換形式需要視對接的軟件而進行不同設(shè)定。

3.三維管線綜合設(shè)計流程

三維管線綜合設(shè)計作為BIM技術(shù)的主要應(yīng)用方向之一，已在國內(nèi)多個大型、復(fù)雜項目中進行設(shè)計實踐，取得了一定的經(jīng)驗與技術(shù)積累。筆者通過多個項目總結(jié)出的市政管線BIM設(shè)計流程是先建立市政道路模型，然后進行市政管線的建模，再根據(jù)各專業(yè)要求及管線敷設(shè)要求，對管線進行合理細(xì)致的調(diào)整、避讓，最后匯成文檔出圖。具體的各個設(shè)計階段如下：

3.1市政管線模型的建立

市政設(shè)備管線BIM建模按照各專業(yè)的施工圖分系統(tǒng)進行，如給水、污水、雨水、消防、熱力、電力電纜、通信電纜等，各系統(tǒng)設(shè)置不同顏色以便區(qū)分，建模的順序大致按從上到下、從大管到小管的順序進行，以減小后期調(diào)整避讓的難度。如果有橫向的雨水口連接管則需特別注意，應(yīng)在其他市政管線之前建模，這是由于重力流管到有坡度，而且不能上彎，一般需要其他管線去避讓它，因此先行建模有利于后期調(diào)整避讓。

3.2管線調(diào)整避讓

為了避免管線碰撞、控制埋深，管線間的避讓是不可避免的。在建模的過程中即需觀察管線間的空間關(guān)系并予以調(diào)整，在局部區(qū)域完成建模后，要及時使用BIM軟件的碰撞檢測功能，發(fā)現(xiàn)并消除碰撞，不必等到道路所有管線都建模完成再進行檢測，因為各軟件的整體檢測速度都較慢，并且調(diào)整起來更難控制。通過三維BIM模型使得精確地調(diào)整管線高度成為可能，為滿足敷設(shè)要求及埋深控制，在多管交匯的地方可以進行精細(xì)的實體避讓。

3.3匯成文檔并出圖

由于采用了三維的方式進行設(shè)計，最后提交設(shè)計成果的方式有別于以往的管線綜合設(shè)計。擬以三個層次的成果提交：

（1）傳統(tǒng)的表達方式，即管線綜合平面圖、局部剖面大樣等；此外，對于管線關(guān)系較復(fù)雜的局部，輔以三維軸測圖以便直觀地表達。

（2）管線標(biāo)高層次示意圖，即按顏色深淺及色調(diào)變化來直觀表達管線標(biāo)高的彩色平面圖?？梢苑浅Ｖ庇^地表達所有管線的高度變化，并可直接看出整條道路各路段市政管線的埋深，對于影響埋深的局部管線一目了然，從而可以有針對性地進行調(diào)整甚至要求具體專業(yè)變更設(shè)計。

（3）對于最終完成的整個BIM模型，導(dǎo)出為相應(yīng)的格式提交給建設(shè)單位，以便進行后期的維護運營配合。

結(jié)語：

國內(nèi)BIM技術(shù)的應(yīng)用正蓬勃發(fā)展，國家到各地方均已經(jīng)出臺并即將實施相應(yīng)的BIM設(shè)計規(guī)范。雖然目前在市政行業(yè)內(nèi)，各單位的設(shè)計成果也基本都是處于某個工程項目甚至某一個階段中，無法實現(xiàn)項目間的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。但隨著標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)載體和編碼規(guī)范的不斷完善，協(xié)同困難問題將會有更優(yōu)解決方法。同時隨BIM產(chǎn)品的本地化程度不斷提高，會有更多適合市政行業(yè)使用的軟件投入國內(nèi)市場。配合我國城市建設(shè)的飛速發(fā)展期，BIM技術(shù)在市政管線設(shè)計中的應(yīng)用必將越來越普遍。

參考文獻：

[1] LAISERIN J.Comparing pommes and naranjas [EB/OL].（2002）http：//www.Laiserin.com/

[2] 楊遠豐 蔡曉寶 三維管線綜合設(shè)計實踐與技術(shù)探討 建筑技藝[M] 2011-02-20

[3] 孫同謙 徐崢 BIM在市政管線綜合中的應(yīng)用 中國給水排水 Vo1.30 No.12

[4] 劉保石 利用BIM技術(shù)進行管線綜合平衡設(shè)計 建筑時報 2012-04-30

[5] 印明 市政工程設(shè)計中BIM技術(shù)的發(fā)展前景 城市道橋與防洪 2012年7月第7期