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BIM在市政排水工程中的应用

前言

市政管线施工时，由于场地狭小，拆迁量大，且地下管线复杂，常规的二维平台的设计方式因自身技术条件的限制，难以清楚的表达设计理念，容易出现诸多错漏碰缺，既不能很好的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时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。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。

工程概况

绛溪三线，城市主干路，长度约9.954公里，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。

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，它是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于建筑工程的整个周期。国内外不少项目都进行了实践，并取得了良好的效果。

图1 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。

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。BIM工作流程图见图2。

工艺流程

图2BIM工作流程图

工作准备

配备高性能电脑，确保BIM技术上线的硬件设施齐全。

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。

骨架线设计

项目尝试用REVIT的软件来实现，具体操作如下：

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。

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。

在得出数据信息以后，我们采用CIVIL 3D的空间模型曲线的设计方式，来分别完成：地面线、埋深线。

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。

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，进行工程概览；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，构件库见图4，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。

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。

对于设计的调整，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。

渲染与动画制作

图3排水管道与桥梁三维图

前述各阶段完成后，进行施工动画的制作及模型的渲染。

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，镜头转换过度平缓。

建模结果及效益

设计和施工阶