章沛蓉 張雨杰

(成都市市政工程設計研究院，四川 成都 610023)

1 概述

建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)技術是時下建筑行業(yè)信息化的一大熱點課題。這一技術最早在1975年被美國喬治亞理工大學Chuck Eastman教授所提出[1]，在2010年后，隨著理論的發(fā)展、生產軟件的研發(fā)、各國標準體系的建立，BIM技術在大型房屋建筑工程、公共構筑物的應用中得以推廣。在市政基礎設施領域，由于技術、應用環(huán)境等多方面的原因， BIM應用的深度和廣度與建筑工程領域則有較大的差距。

本文將對成都市草金路改造工程BIM應用的應用流程和主要應用點進行梳理，對設計階段BIM應用技術障礙進行總結，并對設計單位近期BIM推廣方向提出建議。

2 工程應用總結

成都市草金路改造工程全長14.4 km，包含道路工程、橋梁工程、給排水工程、綜合管廊等工程。項目專業(yè)綜合性強，且地處城區(qū)，邊界條件復雜。

本項目設計階段應用目標確立為：通過BIM技術實現(xiàn)方案可視化應用、碰撞檢查及設計優(yōu)化。參考《中國市政工程行業(yè)BIM實施指南(2015年版)》[2]制定了建模導則，擬定了模型交付要求，存儲規(guī)則，構件級模型及專業(yè)主體模型的命名規(guī)則等要素。

本項目搭建了以高性能服務器為基礎的私有云平臺，高性能服務器能滿足圖形計算、網(wǎng)絡、多平臺模型瀏覽及查看的功能需求，同時也能實現(xiàn)文件級的模型共享及整合。

各主要專業(yè)實施的建模技術路線為：

1)現(xiàn)狀管線模型：通過管探數(shù)據(jù)接口的二次開發(fā)，實現(xiàn)管探數(shù)據(jù)直接導入GIS平臺及BIM模型整合平臺。完成現(xiàn)狀市政管線的準確、自動化的建模。

2)道路模型：通過鴻業(yè)路立得BIM軟件，參數(shù)化完成道路平面、縱斷面、橫斷面和交叉口的設計及建模，模型通過FBX格式文件導出。

3)管線模型：采用了鴻業(yè)管立得BIM軟件，可通過CAD二次開發(fā)實現(xiàn)二維設計成果轉換為Revit模型文件，在Revit中完善管線模型。

4)綜合管廊模型：采用杰圖綜合管廊設計軟件進行設計，通過二次開發(fā)接口導入至Revit中，在Revit中進行管廊節(jié)點的深化設計，完成最終管廊模型。

5)橋梁模型：本次橋梁建模的主要步驟為：利用Civil 3D提取橋梁平縱橫線型數(shù)據(jù)，生成CSV數(shù)據(jù)表格，利用Revit建立橋梁上下部結構可拆分的構件族庫，編輯Dynamo腳本，實現(xiàn)全橋建模。

6)地鐵、支護樁等結構建模：通過參考CAD圖紙在Revit中完成模型搭建。

各專業(yè)模型搭建完成后，在Navisworks進行模型整合，在整合之后進行技術應用(見圖1)。

本次設計階段BIM主要有三大應用點：

1)方案階段可視化優(yōu)化設計。本次設計通過不同的BIM可視化方案進行了方案論證、拆遷分析和交通分析。方案階段的跨專業(yè)方案設計效率得到了較大的提升，在跨部門之間的方案評審會議中，通過BIM可視化技術讓項目各參與方能從宏觀和微觀層面全方面理解不同方案，更加高效地進行方案探討和比選，大幅度提升了項目決策的科學性和效率。

2)碰撞檢查。在本次項目中，基于BIM三維設計，在設計過程中對不同專業(yè)三維模型中進行碰撞檢測，形成反映結構之間物理沖突的“硬碰撞”報告和反映不滿足設計規(guī)范、不滿足設計、施工、使用階段要求的“軟碰撞”報告。本次項目中共發(fā)現(xiàn)87處由于專業(yè)不協(xié)調而需進行優(yōu)化的地方，設計人員根據(jù)碰撞檢查報告快速實現(xiàn)施工圖設計的調整。碰撞檢查不僅使得方案調整的效率得以提升，也能充分保證設計質量，從而減少由于設計環(huán)節(jié)的問題所導致的變更和項目成本(見圖2)。

3)設計優(yōu)化。BIM設計由于其可視化的特點，在設計優(yōu)化方面有著突出的優(yōu)勢。本次項目中，比較典型的案例是：在常規(guī)的綜合管廊出線井設計中，二維圖紙很難表現(xiàn)各管線出線位置關系，設計趨于保守，容易造成地下空間浪費，而在地下空間復雜的區(qū)域，并不允許設置較大空間的出線井。通過本次的BIM設計，設計人員能在出線工藝設計時有據(jù)可依，大量地節(jié)省地下空間資源，并為其他管線布置創(chuàng)造出有利條件。

除此之外，本次項目還應用BIM對橋梁擋墻段設計、淺埋微型管廊高程、交叉口道路邊坡等設計要素進行優(yōu)化。

3 市政工程BIM設計階段難點探討

本次項目的BIM應用取得了一定的效益，但較完全發(fā)揮信息模型在設計階段的作用還有較大的距離。我們根據(jù)本項目的實踐總結了現(xiàn)階段市政設計單位BIM應用技術層面存在的突出問題。

3.1 工作效率不高

目前常規(guī)的市政工程BIM模型設計，設計單位通常先進行二維CAD圖紙設計，后以三維BIM“翻模”的工作形式完成。這樣的工作模式讓BIM應用變得低效。再加之現(xiàn)階段國外主流的幾大BIM平臺軟件由于軟件自身缺陷、本土化不足，軟件難以滿足現(xiàn)階段的設計需求。特別是對于LOD等級要求較高的BIM模型，現(xiàn)階段難以高效地完成模型的搭建。同時，也難以實現(xiàn)通過BIM直接地提升設計效率。

3.2 多個應用點難以實現(xiàn)

根據(jù)相關文獻資料[3]，行業(yè)提出了BIM具有全生命周期應用的價值。單論設計階段，有“二維出圖”“工程量統(tǒng)計”“性能分析”等多個應用點。但在工程實踐中，實現(xiàn)上述應用點有一定難度。對于“工程量統(tǒng)計”，精準的工程量統(tǒng)計要求較高LOD等級的建模，算量效率遠遠低于傳統(tǒng)的二維圖紙算量手段；“性能分析”：由于數(shù)據(jù)交互的問題，現(xiàn)階段市政基礎設施所需的災害分析、人流疏散分析、有限元分析等應用模型直接完成存在著一定的困難。

3.3 專業(yè)間實時協(xié)同困難

BIM應用一大亮點是實現(xiàn)專業(yè)間實時協(xié)同。若能實現(xiàn)實時協(xié)調，跨專業(yè)的設計將更為直觀、有效。在Autodesk平臺，建筑工程的建筑、結構、機電等模型可通過“工作集”的方式進行協(xié)同，而市政工程BIM涉及多個設計軟件，難以用此方式進行實時協(xié)同。對于Bentley平臺，要實現(xiàn)模型級的實時協(xié)同需搭建協(xié)同管理平臺，同時所有模型需應用該平臺軟件搭建。因此，就目前應用條件而言，大部分設計單位的專業(yè)間實時協(xié)同存在一定的困難。

3.4 信息集成困難

信息集成是BIM最為核心的環(huán)節(jié)，通過對模型屬性信息的有機整合，形成一套建筑信息庫，從而對構筑物全生命周期信息進行有機的管理。而到目前為止，國內和國外面向市政各專業(yè)的信息編碼標準、信息交互標準都還沒有落地，配套軟件也未定制開發(fā)相應的編碼模塊。各單位現(xiàn)階段主要根據(jù)項目需求進行構件拆分和編碼。同時，在市政工程設計階段，項目各方較為關注的是道路、橋梁等專業(yè)的設計參數(shù)，在面向對象的編碼規(guī)則中，往往很難對此類參數(shù)進行表達。因此，現(xiàn)階段市政工程BIM應用中信息集成并不理想。

以上的難點分析從技術層面解釋了現(xiàn)階段BIM應用難以產生突出效益的原因。若BIM應用產生效益不明顯且業(yè)主單位不對BIM設計另行計費，設計單位很難積極有效地去推廣BIM應用。

所以，現(xiàn)階段設計單位很難在市政項目中全面、深度地應用BIM技術，但在部分領域卻可應用BIM技術提質增效。如，將BIM應用于城市地下空間綜合設計，BIM將發(fā)揮其可視化、沖突檢查等優(yōu)勢為地下空間三維設計提供良好的技術支撐；又如，在項目前期方案階段，可將BIM與交通分析數(shù)據(jù)相結合，可實現(xiàn)可視化的交通仿真，真實地模擬出城市道路改造前后的交通運行狀況；除此之外，設計單位還可以BIM數(shù)據(jù)為紐帶，實現(xiàn)以數(shù)據(jù)模型為中心的全生命周期應用。通過實現(xiàn)“基于BIM的全過程咨詢服務”來拓展BIM的應用價值。

4 結語

相較于房屋建筑工程，國內市政工程的BIM發(fā)展較為滯后，綜合性市政工程BIM深度應用的案例還較少。本文以設計單位的視角從技術層面對BIM推廣問題進行了探討。

首先，本文以成都市草金路改造項目BIM應用案例為例，對主要技術路線進行了論述，對本項目進行了技術總結。之后，本文分析了現(xiàn)階段BIM在綜合性市政工程項目深度不足的幾大原因：分別為“建模效率不高”“多個應用點難以實現(xiàn)”“專業(yè)間實時協(xié)同困難”和“信息集成困難”。本文以期為市政類設計單位BIM應用推廣工作提供參考。