申百合

（深圳市利源水務(wù)設(shè)計咨詢有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

在城市進步與工業(yè)發(fā)展中，給排水工程成為不可或缺的項目，它是市政工程的核心部分之一。但是，通過對目前給排水管線設(shè)計現(xiàn)狀進行分析可知，其中還存在著一定的不足，亟待改進。在這樣的背景下，BIM 技術(shù)應(yīng)運而生，本文針對BIM技術(shù)在市政給排水管線設(shè)計中的應(yīng)用進行研究，以切實優(yōu)化管線設(shè)計方案，努力提高管線運行效率。

2 BIM概述

BIM 技術(shù)即建筑信息模型，借助數(shù)字仿真技術(shù)對建筑信息進行模擬，同時為工程設(shè)計、施工及管理提供服務(wù)的技術(shù)。該技術(shù)基于項目具體數(shù)據(jù)信息采用相關(guān)軟件進行三維建模，利用模型的可視化、碰撞檢測等功能進行設(shè)計方案的優(yōu)化與檢測，并且可以模擬項目的自然環(huán)境、地質(zhì)條件等。將BIM 技術(shù)運用至市政工程給排水管線設(shè)計過程中，有助于不同專業(yè)的設(shè)計者共同優(yōu)化設(shè)計方案，促使管線工程量更加精準，減少與項目實際情況的差異，從而減少設(shè)計變更，縮短工期。

3 市政給排水管線設(shè)計現(xiàn)狀

通過探討市政給排水管線設(shè)計得知，目前的設(shè)計方案存在一些瑕疵，有待優(yōu)化，主要表現(xiàn)在：一些雨水管布局難以滿足雨季雨水排放需求，造成路面出現(xiàn)嚴重積水；在給排水管線設(shè)置期間，與其他管線發(fā)生沖突，影響了其他管線的正常運行；一些給排水管線因長時間沒有進行維修與更換，造成滲漏等問題[1]。并且一些大型項目施工中，設(shè)計者沒有借助BIM 技術(shù)進行設(shè)計，造成建設(shè)期間發(fā)生較多問題，除了影響項目進度，還增加了項目成本，并且會影響國民經(jīng)濟建設(shè)。所以在給水管線設(shè)置中，設(shè)計者應(yīng)關(guān)注BIM 技術(shù)，掌握技術(shù)的特點及利用方式，由此分析設(shè)計期間出現(xiàn)的問題，避免設(shè)計變更，也可以為施工人員提供指導(dǎo)。

4 BIM技術(shù)在給排水管線設(shè)計中的作用

在給排水管線設(shè)計期間合理應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以有效縮短工期，切實提高工程效益，實現(xiàn)建筑信息共享，在設(shè)計、施工、運管等環(huán)節(jié)的各方人員可利用BIM 技術(shù)進行協(xié)同合作，提高工作效率，甚至達到節(jié)省資源的目的。另外，在管線規(guī)劃階段利用BIM 技術(shù)進行管線設(shè)計，可以通過建立管線三維模型顯示管線的布置情況，準確推算管材用量，便于與周圍待規(guī)劃項目進行綜合規(guī)劃，避免沖突。具體有如下作用，即可視化和協(xié)同性、準確計算管線工程量，使設(shè)計更加合理、便于查閱管線信息，建立管線三維模型，管線碰撞分析，管線設(shè)置出圖等。

4.1 可視化和協(xié)同性

在市政給排水管線設(shè)計過程中，通過BIM 技術(shù)的合理應(yīng)用可以優(yōu)化設(shè)計流程，使設(shè)計成果更為直觀地表現(xiàn)出來。傳統(tǒng)的給排水管線設(shè)計圖是平面圖，針對部分面積不大的區(qū)域，此種設(shè)計方式可以為相關(guān)人員提供一定的指導(dǎo)。但對于規(guī)模較大的市政給排水管線工程項目而言，管線分布較為復(fù)雜，平面圖所含內(nèi)容較多，施工人員根據(jù)平面圖進行施工作業(yè)可能會發(fā)生紕漏，項目投入使用后，會給人們的生活造成較大影響。同二維設(shè)計方式相比，在給排水管線設(shè)計過程中科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)，可通過其可視化及協(xié)同性等優(yōu)勢確保管線計算更為合理。另外，管線設(shè)計需要結(jié)合人們的用水需要進行，由于居民在不同時段的用水需求有所差異，設(shè)計者要結(jié)合實況調(diào)整設(shè)計參數(shù)，提高了圖紙更改難度。而在管線設(shè)計中運用BIM技術(shù)可以建立三維模型，設(shè)計者可以更為直觀地看到管線分布狀況，由此結(jié)合實況調(diào)整管線排布方式，也可以減少相關(guān)人員的工作量，提升工效[2]。

具體來講，能夠?qū)崿F(xiàn)以下作用：

1）設(shè)計者能夠根據(jù)工程報表中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息（如管道長度），對給排水管道進行科學(xué)分類與工程量預(yù)算；

2）設(shè)計者能夠通過管線數(shù)據(jù)建立科學(xué)的虛擬模型，同時基于反復(fù)模擬運行，找出今后可能發(fā)生的問題，并且給出科學(xué)的預(yù)防舉措；

3）設(shè)計者能更好地通過管線運行數(shù)據(jù)開展管線間的碰撞檢查，同時針對問題科學(xué)調(diào)整設(shè)計參數(shù)，提高設(shè)計方案的合理性。

4.2 準確計算管線工程量

目前，給排水工程規(guī)模不斷增加，管線布局也更加復(fù)雜，數(shù)量更多，對設(shè)計者提出了新的要求。為了更好地提升工程效益，需要落實好工程量計算，提升計算精準度，便于更好地開展成本管控。利用BIM 技術(shù)，除了可以建立建筑模型，還可以改進管線分類，有助于匯總管道材料數(shù)量，從而編制更為合理的報價表，提升造價的精準性，也可以更為合理地評估工程收益狀況。與傳統(tǒng)造價計算過程進行對比，應(yīng)用BIM 技術(shù)可以提升造價計算的精度，減少工作人員的工作量。不僅如此，設(shè)計者運用BIM 建立虛擬的模型可以切實分析設(shè)計中存在的問題，針對可能發(fā)生的問題實施預(yù)防舉措。

4.3 使設(shè)計更加合理，便于查閱管線信息

設(shè)計者能通過管線數(shù)據(jù)，建立精確的虛擬模型，便于對管線運行中容易出現(xiàn)的問題采取有效措施進行科學(xué)預(yù)防，提高管線的運行質(zhì)量及使用壽命。另外，BIM 技術(shù)的應(yīng)用有助于實時觀測管線運行數(shù)據(jù)，確保管線運行更可靠。在管線設(shè)計期間，因設(shè)計流速不一樣，可通過BIM 技術(shù)根據(jù)實際工況合理優(yōu)化設(shè)計方案，確保設(shè)計方案的可行性[3]，減少設(shè)計變更。

4.4 建立管線三維模型

通過應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以幫助設(shè)計者建立更為完善的三維模型，并模擬管線運行時期的工況，便于設(shè)計者根據(jù)節(jié)點水流量，落實節(jié)點設(shè)計，同時利用BIM 技術(shù)的可視化特征，掌握管線節(jié)點內(nèi)部結(jié)構(gòu)。若管線節(jié)點運行速率不佳，可及時改進節(jié)點設(shè)置方案，避免設(shè)計變更。在給排水管線設(shè)計過程中，運用BIM 建立項目模型，還可以便于設(shè)計者直觀地分析管線布局。

4.5 管線碰撞分析

BIM 軟件具備一個顯著的特點，即能通過管線碰撞檢查，使管線布局科學(xué)合理，這也是該項技術(shù)的重要功能。在有效進行碰撞實驗之后，可以形成相應(yīng)報告，據(jù)此能找到設(shè)計中不科學(xué)的地方，適當(dāng)進行調(diào)整，在修改布局方案之后，可充分使用有效空間，展開后續(xù)研究。碰撞檢查也能有效檢測管線遺漏情況，確保管道質(zhì)量[4]。

4.6 管線設(shè)置出圖

因該技術(shù)具備較好的出圖功能，同時把管道相關(guān)數(shù)據(jù)有效錄入系統(tǒng)中，致使管線設(shè)計方案更加科學(xué)。管線設(shè)計者可充分掌握技術(shù)特征，結(jié)合實際工作經(jīng)驗，持續(xù)優(yōu)化設(shè)計理念，確保方案更加科學(xué)。此外，在設(shè)計管線附近構(gòu)筑物時，也可使用該技術(shù)。因構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，若安裝不合理，會影響管線建設(shè)質(zhì)量。因此，相關(guān)人員可以通過該技術(shù)建立構(gòu)筑物虛擬模型，與管線進行協(xié)同設(shè)計，確保構(gòu)筑物建設(shè)效果。另外，在過去的給排水設(shè)計中常用二維出圖，會受到一些限制，而有效應(yīng)用BIM 技術(shù)，能將節(jié)點出圖與二維出圖有機融合，達到圖紙和模型的聯(lián)動，保障圖紙質(zhì)量與管線設(shè)計良好效果。

總而言之，在管線設(shè)計出圖環(huán)節(jié)有效利用該技術(shù)，使設(shè)計圖更加詳細，具有較大的應(yīng)用意義。

5 基于BIM技術(shù)的市政給排水管線設(shè)計

5.1 應(yīng)用軟件

5.1.1 ABD

ABD 是一種三維模型創(chuàng)建工具，涉及建模與碰撞檢測等設(shè)置流程。使用ABD 建立的設(shè)計平臺，包含諸多專業(yè)運用程序，能夠設(shè)計與檢測比較獨特的檢查井、泵站等結(jié)構(gòu)與設(shè)施，并且繪制二維方案圖。

5.1.2 SUE

SUE 是一種地下設(shè)施模型構(gòu)建工具，涉及較多的模塊內(nèi)容。在給排水管線設(shè)計期間，可借助勘測數(shù)據(jù)、GIS 數(shù)據(jù)等信息源，在SUE 中智能構(gòu)建三維模型。

借助SUE 開展管網(wǎng)模型設(shè)置時，可以選擇使用多種方法，如數(shù)據(jù)導(dǎo)入法、逐一設(shè)計法[2]。這些方法的適用情形與條件存在差異，具體見表1。

表1 設(shè)計方式比較

5.2 設(shè)計流程

采用BIM 技術(shù)進行給排水管線設(shè)計旨在達到三維協(xié)同設(shè)計。總體設(shè)計流程為：結(jié)合設(shè)計要求，逐漸豐富族庫；三維建模；三維可視化展示；開展模型碰撞檢查；使用管線模型數(shù)據(jù)繪制平面圖。建模流程如圖1 所示。

圖1 給排水管線設(shè)計BIM建模流程

6 結(jié)語

總之，在給排水管線設(shè)計期間，BIM 軟件技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢突出。借助該項技術(shù)建立給排水管道模型，不僅能隨時隨地查閱有關(guān)信息，使管線工程量更加精準，妥善解決傳統(tǒng)設(shè)計中出現(xiàn)的問題，還有助于設(shè)計者加快工程設(shè)計進度，切實保障設(shè)計質(zhì)量。另外，還能達到設(shè)計圖與模型的聯(lián)動，確保出圖質(zhì)量。整體而言，該技術(shù)在管線設(shè)計中的運用有助于促進給排水項目的進一步發(fā)展。