BIM技術在市政管線綜合設計中的應用探討

李拓

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

關鍵詞：BIM技術 市政道路 管線綜合 設計 應用

1.傳統二維市政管線綜合設計的缺陷

在大型、較復雜的市政工程項目設計中，由于管線系統繁多、布局復雜，常出現各專業工程管線在水平或豎向空間位置上產生互相干擾碰撞，或者管線與其他管道附屬構筑物沖突的情況。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生，傳統的設計流程中通過二維管線綜合設計來協調各專業的管線布置。但傳統二維市政管線綜合只是將各專業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管線的相對位置，進而確定各管線的原則性標高，再針對關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，在道路標高變化較大或周邊地形復雜的地方，管線避讓、滿足敷設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高。

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

由于傳統的二維市政管線綜合設計存在以上不足，采用BIM技術進行三維市政管線綜合設計就成為針對大型復雜市政管線設計問題的優選解決方案。

2.BIM技術應用于三維市政管線設計的優點

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，這一設計理念初步深入人心并得到應用推廣。BIM計算是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化，協調性，模擬性，優化性和可出圖性等五大特點。

BIM技術的發展使三維管線綜合的設計方式得以實現，通過BIM協同設計可以直觀表達各專業管線的設計意圖，進而明確管線構筑物的復雜構造及管線之間的相互空間關系，方便進行碰撞與干涉檢查和實時調整，實現元素級別的協同。

3.BIM應用于三維市政管線設計的主要軟件

目前國內已有多種軟件可供選擇，但三維管線綜合的設計有其特殊的需求，需要跟市政道路進行緊密結合。目前業內使用較成熟的主要設計軟件包括Autodesk公司開發的Revit MEP軟件、Autodesk Civil3D軟件、以及鴻業公司開發的鴻業三維智能管線設計系列軟件。經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，分別對應建筑、結構、設備專業，三者互相融合度高，可以滿足復雜的市政工程節點、以及大型綜合體市政道路出入口處的管線綜合設計的需要。

Autodesk Civil3D軟件可以實現大型市政道路、城市公路的整體設計，其數據分析功能強大，在土方計算、區域排水等參數分析上優勢明顯。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置類型及規則，這對設計用戶的培訓要求較高。

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

3.三維管線綜合設計流程

三維管線綜合設計作為BIM技術的主要應用方向之一，已在國內多個大型、復雜項目中進行設計實踐，取得了一定的經驗與技術積累。筆者通過多個項目總結出的市政管線BIM設計流程是先建立市政道路模型，然后進行市政管線的建模，再根據各專業要求及管線敷設要求，對管線進行合理細致的調整、避讓，最后匯成文檔出圖。具體的各個設計階段如下：

3.1市政管線模型的建立

市政設備管線BIM建模按照各專業的施工圖分系統進行，如給水、污水、雨水、消防、熱力、電力電纜、通信電纜等，各系統設置不同顏色以便區分，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整避讓。

3.2管線調整避讓

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系并予以調整，在局部區域完成建模后，要及時使用BIM軟件的碰撞檢測功能，發現并消除碰撞，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，并且調整起來更難控制。通過三維BIM模型使得精確地調整管線高度成為可能，為滿足敷設要求及埋深控制，在多管交匯的地方可以進行精細的實體避讓。

3.3匯成文檔并出圖

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

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

（2）管線標高層次示意圖，即按顏色深淺及色調變化來直觀表達管線標高的彩色平面圖?？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整甚至要求具體專業變更設計。

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

結語：

國內BIM技術的應用正蓬勃發展，國家到各地方均已經出臺并即將實施相應的BIM設計規范。雖然目前在市政行業內，各單位的設計成果也基本都是處于某個工程項目甚至某一個階段中，無法實現項目間的統一協調。但隨著標準化的數據載體和編碼規范的不斷完善，協同困難問題將會有更優解決方法。同時隨BIM產品的本地化程度不斷提高，會有更多適合市政行業使用的軟件投入國內市場。配合我國城市建設的飛速發展期，BIM技術在市政管線設計中的應用必將越來越普遍。

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