吳 瓊，辛 靜，王嘉毅

（中國市政工程東北設(shè)計研究總院有限公司，吉林 長春 130000）

給排水工程是市政道路工程中必不可少的一環(huán)，多屬地下隱蔽工程，運行時檢查維修難度較高，其質(zhì)量甚至直接影響整個工程的使用壽命。BIM技術(shù)作為未來設(shè)計的主流方向，其先進的工作方式和高效、智能的特點逐漸在設(shè)計行業(yè)中凸顯。BIM技術(shù)能對整個市政道路進行數(shù)據(jù)整合，并模擬實現(xiàn)工程的數(shù)據(jù)整合，將其貫穿于市政道路設(shè)計、施工及運行的全過程，實現(xiàn)市政道路的集中化管理，能極大地提高工作效率。目前BIM技術(shù)在管線綜合優(yōu)化、參數(shù)設(shè)計、數(shù)字建模、施工模擬等方面應(yīng)用較廣，在市政道路給排水設(shè)計中使用BIM技術(shù)是發(fā)展的必然趨勢。

1 BIM技術(shù)概況

BIM（Building Information Molding）是以三維數(shù)字手段為基礎(chǔ)的建筑信息模型，用以表達詳盡的工程相關(guān)信息，目前國內(nèi)建筑領(lǐng)域主要使用的BIM軟件有ArchiCAD，Revit等。BIM技術(shù)可用于市政道路給排水設(shè)計領(lǐng)域，但在應(yīng)用過程中也出現(xiàn)了各種困難。BIM技術(shù)應(yīng)用要結(jié)合項目實際情況，錄入項目相關(guān)信息，對工程進行三維建模，模擬施工動畫，以供市政道路技術(shù)人員及施工人員參考。BIM技術(shù)可結(jié)合參數(shù)變化，預(yù)測施工風險并提出預(yù)防及解決的措施，其在市政道路給排水工程方面的應(yīng)用，規(guī)范了施工質(zhì)量及施工流程，能為完善市政給排水構(gòu)筑物的設(shè)計及施工提供有效的參考依據(jù)。

2 BIM技術(shù)在市政道路給排水設(shè)計中的優(yōu)點

BIM技術(shù)是基于三維數(shù)字技術(shù)建立三維信息模型。對市政道路給排水工程的設(shè)計、施工和運行進行建模，要從對所需信息識別采集開始，明確信息的質(zhì)量要求，對采集的數(shù)據(jù)進行處理及應(yīng)用，實現(xiàn)BIM模型的建立。BIM在給排水工程設(shè)計過程中有仿真性、可視化、協(xié)同性、自動化及精確性等特點（見圖1）。

2.1 仿真設(shè)計，提高分析模擬能力

在市政道路給排水工程設(shè)計中，仿真設(shè)計能為后期的施工運行提供良好的指導(dǎo)，可以幫助設(shè)計人員在設(shè)計階段就能直觀地感受到工程的實際效果，方便設(shè)計人員進行方案論證和調(diào)整，及時發(fā)現(xiàn)問題，預(yù)防及消除工程隱患。BIM信息模型包含了豐富的信息，可為分析模擬提供數(shù)據(jù)支撐，以得出準確的模型信息，提高設(shè)計、施工的工作效率及工程質(zhì)量。在市政道路給排水工程施工時，管道錯綜復(fù)雜，施工難度大、周期長，安裝時的準確性和協(xié)調(diào)性難度大，而BIM技術(shù)的仿真設(shè)計提高了分析模擬的能力，為施工提供了直觀準確的支撐，提高了設(shè)計和施工效率。

圖1 BIM技術(shù)的優(yōu)點

2.2 可視化設(shè)計，明確表達設(shè)計意圖

傳統(tǒng)的設(shè)計只能反映二維空間要素，修改其中部分圖件后需一一修改其他相關(guān)圖紙。應(yīng)用BIM技術(shù)時，只需在系統(tǒng)整體布局中修改就能有效完成所有修改工作，不僅減少了設(shè)計工作量，保證了信息的準確性，還能準確地表達設(shè)計的意圖，建立完整可視化的三維數(shù)字模型，直觀地反映工程完工的效果（見圖2）。隨著市政道路工程的發(fā)展，城市復(fù)雜市政工程增多，差異性工程增加，導(dǎo)致給排水工程也出現(xiàn)越來越多的奇異構(gòu)筑物，此時BIM信息模型的可視化功能可以非常直觀地反映設(shè)計人員的意圖，幫助施工人員了解設(shè)計情況，提高施工效率和工程質(zhì)量。

圖2 基于BIM技術(shù)的可視化設(shè)計

2.3 協(xié)同設(shè)計，提高設(shè)計效率

隨著城市建設(shè)發(fā)展，市政道路給排水工程規(guī)模越來越大、設(shè)計難度越來越高、設(shè)計內(nèi)容越來越細、涉及專業(yè)越來越廣，僅靠個人、個別部門已無法及時、高效地完成給排水工程的設(shè)計工作。BIM技術(shù)可以實現(xiàn)不同人員、不同專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計，當設(shè)計人員對其中的部分內(nèi)容做了修改后，其余設(shè)計人員能及時地看到修改內(nèi)容，實現(xiàn)信息模型的實時更新；同時，BIM技術(shù)還可以設(shè)置協(xié)同權(quán)限，避免不同專業(yè)的設(shè)計人員對其他專業(yè)的失誤操作，當要修改其他專業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)時，需要本專業(yè)技術(shù)人員的確定才可修改，從而實現(xiàn)多人、多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計，極大地提高了設(shè)計效率。

2.4 參數(shù)設(shè)計，實現(xiàn)自動化修改

在給排水工程設(shè)計過程中，設(shè)計人員采用相同的數(shù)據(jù)庫和建模軟件，能實現(xiàn)工程的設(shè)計、創(chuàng)新和維護。在對工程參數(shù)進行設(shè)計修改時，能實現(xiàn)系統(tǒng)引擎位置合理協(xié)調(diào)，呈現(xiàn)工程所有合理狀態(tài)。比如在給排水設(shè)計中，對消火栓的布置狀況進行修改后，在消防設(shè)計及消火栓等的布置及數(shù)量均產(chǎn)生了合理的修改；在對管道的水力參數(shù)進行修改后，能實現(xiàn)管道其余部分合理的自動化修改等。

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，精確計算工程量

在傳統(tǒng)設(shè)計中，市政道路的給排水工程量采用斷面方法估算，這種算法不僅浪費時間、誤差較大，而且易產(chǎn)生錯誤，在實際的修改中也很復(fù)雜，如在對圖紙進行修改后需重新統(tǒng)計所有的材料，工作量很大，嚴重影響了設(shè)計效率。BIM技術(shù)應(yīng)用于給排水設(shè)計中，其模型具有精確的幾何數(shù)據(jù)，可以精確統(tǒng)計長度、面積、體積等工程量，精確計算道路工程中所需的土方工程量，并能精確地將需用的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，不需要人工統(tǒng)計，減少了人為誤差，同時也提高了設(shè)計的工作效率和準確率。

3 BIM技術(shù)在市政道路給排水設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 在管線綜合優(yōu)化中的應(yīng)用

市政道路給排水工程設(shè)計非常復(fù)雜，大多屬于地下隱蔽工程，涉及了電力、天然氣、管道等多個系統(tǒng)，與給排水系統(tǒng)縱橫交錯，因此在設(shè)計中要綜合考慮各方面的因素，保證給排水系統(tǒng)管線的布設(shè)與其他系統(tǒng)互不影響，方便后期維護和施工。利用BIM技術(shù)可以直觀地顯示地下管線的三維位置及布設(shè)情況，幫助設(shè)計人員了解地下各管線之間的交叉情況、距離遠近等，避免了對其他系統(tǒng)的影響，同時也方便設(shè)計人員對管線設(shè)計進行調(diào)整和優(yōu)化。

3.2 在參數(shù)設(shè)計方面的應(yīng)用

BIM技術(shù)建模是建立在大量的數(shù)據(jù)參數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計人員運用BIM技術(shù)可以構(gòu)建擬建工程的三維模型，進行工程量明細、水力計算等；當設(shè)計人員調(diào)整部分參數(shù)時，軟件可以自動調(diào)整其他相關(guān)參數(shù)，彌補了傳統(tǒng)設(shè)計的不足。例如在市政道路給排水設(shè)計中，平面位置參數(shù)的調(diào)整會影響空間數(shù)量參數(shù)的變化，利用BIM技術(shù)對工程量明細表進行實時更新，極大地節(jié)省了統(tǒng)計時間，提高了準確性和工作效率，也提高了設(shè)計質(zhì)量，有利于設(shè)計方案的優(yōu)化。

3.3 在數(shù)字建模方面的應(yīng)用

在給排水工程BIM建模過程中，首先區(qū)分出管道類型，收集已有管線資料，了解其基本信息；然后構(gòu)建三維數(shù)字模型，對模型進行可視化及碰撞檢測工作，對涉及交叉問題的管線進行優(yōu)化調(diào)整；最后利用BIM技術(shù)統(tǒng)計各工程量及所需材料、施工機械配置等，對不同屬性的材料進行分類，實現(xiàn)快速準確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能，提高了給排水設(shè)計的工作效率和準確率，能預(yù)防和消除安全隱患，為施工提供準確的依據(jù)。

3.4 在施工模擬方面的應(yīng)用

給排水工程不同于普通的建筑工程，屬于地下隱蔽工程，施工環(huán)境比較惡劣，不確定因素較多。而BIM技術(shù)的應(yīng)用，給原本不確定因素較多的管道施工提供了可視化模擬，同時可以引入時間維度，能幫助工作人員合理地安排工程進度，有效地規(guī)劃施工和安裝進度；對各種不確定因素進行模擬，還能減少施工中的設(shè)計變更問題，增加各分包工程的協(xié)同作業(yè)，提高施工效率。

4 BIM技術(shù)在市政道路給排水設(shè)計中存在的問題

4.1 BIM技術(shù)對硬件要求高

BIM技術(shù)建模過程中需要諸多參數(shù)，在設(shè)計過程中會產(chǎn)生大容量的數(shù)據(jù)，這對計算機硬件及設(shè)計軟件的要求很高。目前給排水設(shè)計軟件多是在建筑BIM建模軟件的基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)，每個專業(yè)分項工程的數(shù)據(jù)庫都很大，在建模過程中對處理數(shù)據(jù)的計算機的硬件要求較高，需要配置專門的計算機支撐設(shè)計工作。

4.2 BIM模型權(quán)限的問題

雖然BIM技術(shù)在不同專業(yè)、人員的協(xié)同設(shè)計方面有巨大的優(yōu)勢，但對于集合型的管線設(shè)計來說，其在信息模型權(quán)限釋放和獲取方面比較復(fù)雜，相關(guān)專業(yè)的權(quán)限的獲取和釋放都需要通過平臺對其進行確認生效。

4.3 BIM技術(shù)人才匱乏問題

目前，大部分給排水設(shè)計人員主要使用ArchiCAD進行設(shè)計，對BIM技術(shù)相應(yīng)軟件的應(yīng)用較少，原因主要是設(shè)計人員本身的工作設(shè)計習(xí)慣影響和對BIM技術(shù)軟件的熟悉程度不高，以及設(shè)計任務(wù)的復(fù)雜程度高。并且，BIM建模技術(shù)相關(guān)的課程、教育培訓(xùn)相對較少，BIM其他軟件也無法與廣泛使用的ArchiCAD圖件完美融合，導(dǎo)致BIM技術(shù)人才相對匱乏。

5 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)在市政道路給排水工程中的規(guī)?；瘧?yīng)用是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。隨著當下城市建設(shè)的快速發(fā)展，市政道路給排水設(shè)計的地位愈發(fā)重要，BIM三維數(shù)字建模技術(shù)在給排水工程設(shè)計中優(yōu)點明顯，不但能提升設(shè)計人員的工作效率，減少人員誤差，還能降低設(shè)計人員的勞動強度、節(jié)省工作時間；同時還能提供準確的工程量計算等功能，針對不同的給排水設(shè)計問題給出合理的解決措施；通過建立可視化模型，能為工程施工提供準確的依據(jù)，引領(lǐng)給排水設(shè)計行業(yè)發(fā)展潮流，增加設(shè)計施工企業(yè)的經(jīng)濟效益。