淺析BIM技術在市政工程中的應用

肖春紅

（1.四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院，四川 成都 610017）

淺析BIM技術在市政工程中的應用

肖春紅1

（1.四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院，四川 成都 610017）

近年來，隨著我國城鎮化水平不斷推進，市政工程規模越來越大，越來越復雜，二維設計也暴露出越來越多的不足和問題：三維可視化能力不足、方案研究能力差、無法精細化設計、方案調整導致大量重復工作量……; 建筑信息模型（Building Information Modeling）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，優化性和可出圖性五大特點。BIM技術可彌補傳統二維設計的不足。與此同時，BIM通過與其它前沿IT技術，如移動互聯、云計算以及大數據等，緊密的整合，能夠持續地引領著工程建設行業技術與流程的變革。

Civil3D；Infraworks；市政；交叉口；管網；干涉檢查

1 前言

市政建設工作任務是所有城市配套基礎設施建設，即道路（含橋梁、隧道）、排水、電力、自來水、燃氣、通訊、照明、場平工程，簡稱“七通一平”。因行業長期發展以來，導致的目前“七通”功能中各專業建設中的諸多矛盾與難題，如系統統籌與計劃實施能力差，各專業投資、建設、施工、管理維護主體單位各自為陣、互不讓步，現場工期因前期協調不到位和投資方案間相互矛盾眾多而不可控并導致一貫延期，工程造價管控無力，工程糾紛頻發，工程建設整體質量因反復修改、變化而大打折扣，現場協調工作量非常大。政府各級管理部門面對市政建設疲于應付，隆重登場卻最終草草收場。如此種種諸多問題及行業現狀，讓建設者面對管理焦頭爛額，束手無策。要有效管理項目實施風險，縮短項目周期，控制投資，提高效益，同時配合招商及土地上市進程快速推進工程建設，亟需有新的舉措對行業現狀進行革新并尋求突破。

BIM（Building Information Model）即建筑信息模型，是整合整個工程項目信息的三維數字化新技術，是支持工程信息管理的最強大的概念工具。由于BIM可以將設計、加工、建造、項目管理等所有工程信息整合在統一的數據庫中，所以它可以提供一個平臺，保證從設計、施工到運營的協調工作，使基于三維平臺的精細化管理成為可能。

BIM支持工程項目的全生命周期的集成管理環境。使用BIM進行設計是一個集成的流程，它允許不同專業的設計人員在一個模型上進行協同設計，創建一個三維的、精確可靠的、數字化的模型，它可以用于從設計到施工的整個過程。這個模型不僅僅是用于制圖，還可以用于三維可視化，幫助所有參建方直觀的了解設計意圖，并且可以支持精確的仿真和分析，從而了解建筑物在各個方面的表現，包括能源消耗、舒適性、安全性、以及建造成本。BIM也有助于更快、更好的完成項目設計。

2 BIM實踐思路

2.1 數字地形模型創建與地勢分析

通過測繪相關的數據，包括等高線和文本點，使用Civil3D軟件建立三維地形曲面，并且對原始地形進行自動的高程分析。三維數字地形模型是后續設計工作的基礎，基于數字地形模型進行的高程分析有助于市政道路路線布置方案擬定。

將Civil3D軟件中的數字地形模型結合衛星遙感圖片，可以在infraworks軟件中形成更為直觀的infraworks三維模型，為后續模型整合打下基礎。

圖1 infraworks數字地形模型

2.2 市政道路設計

市政道路BIM模型的建立思路和傳統的道路設計思路相同，即建立道路的平面路線、設計縱斷面、標準橫斷面，通過平縱橫數據進行掃略放樣形成道路三維模型。市政道路BIM模型創建的難點在于交叉口的處理，Civil3D軟件自帶的橫斷面部件不能完全滿足國內交叉口的需求。

2.2.1 路線設計

項目通過Civil3D特有的路線布局工具創建市政道路路線。創建路線過程中，應用路線的布局全景視圖對相關路線參數進行修改，包括路線相關圖元類型、圖元起止樁號、長度、半徑等參數，同時可實現道路路線和參數的聯動。根據路線自動創建包含地面線的縱斷面圖，并進行設計縱斷面繪制。在進行設計縱斷面繪制時，配合布局全景視圖可對相關參數進行調整。

圖2 縱斷面設計

2.2.2 路基標準橫斷面設計

Civil3D軟件中橫斷面是由一系列的部件組裝而成，由于Civil3D軟件自帶的部件不能完全滿足設計需求，必須進行部件的自定義。在Civil3D中對自定義的道路部件進行組裝，建立符合項目需求的標準橫斷面裝配，裝配將繼承部件相關參數和邏輯判斷能力，根據道路路線、地面線、設計縱斷面進行邏輯判斷。標準橫斷面的定義是進行道路設計的關鍵點和也是難點。

圖3 Subassembly Composer自定義部件

2.2.3 道路模型生成

應用項目路線平面、設計縱斷面、標準橫斷面進行裝配生成道路模型。組成部件的點將形成道路模型中的要素線，而部件的連接將生成道路模型橫向連接。組成道路模型的要素線和連接可以通過代碼的形式進行顏色、線型及標簽的定義，滿足我們的出圖習慣。道路模型建立的同時，可通過道路模型創建道路曲面，道路曲面是市政管網結構物頂部標高放置的基礎。

圖4 Civil3D道路模型

2.3 市政管網設計

BIM市政管網主要是在civil3D軟件中完成。設計前期需要先設定管道和結構規則集，規則集的設定可使在管道繪制的過程中，管網各組成部分自用應用相關規則，提高建模的效率和準確率。對管道和結構制定相關規則以后，繼續添加項目零件列表，即項目中使用的管道和結構物的構件庫。

在平面視圖中使用civil3D的管網布局創建工具進行管網的繪制過程中，應當注意畫管網的順序，應先繪制主干管網，再繪制支管，注意在平面中的管道流向，按照管道流向來畫。注意設置管網名稱及與管網相關的曲面設置。管網繪制完成后相關的標簽會進行自動添加，其中包含管道方向、管徑大小、管長、管道坡度等信息；對管網進行修改后，相關的標簽會根據信息不同而更新。

管網和路線一樣，可以通過布局全景對管網參數進行修改，全景中進行的修改會直接反應為三維模型的修改。

圖5 市政管網

2.4 模型整合與干涉檢查

Civil3D與infraworks、Navisworks軟件均有很好的數據接口。在infraworks軟件中，將各專業數據整合在一起，在整合幾何圖形的同時，真實的數據信息也將被整合，如管道起止點、高程信息、材料信息等，有助于業主后期運營維護工作；通過Navisworks，可以生成輕量化的NWD格式文件，并進行碰撞檢查，對施工過程中可能出現的碰撞問題進行預判，同時NWD格式文件可以通過云服務應用到移動終端設備，使BIM模型用于指導施工成為可能。

圖6 市政管網

圖7 碰撞點

3 結論

通過BIM技術可以提高市政項目的三維可視化水平，加速業主決策流程，并且對設計流程進行優化，提高設計品質。在設計階段可起到設計監理的作用，解決二維設計中難以處理的專業協調等問題，此外，BIM模型可以延伸至施工過程和后期運維管理階段應用。BIM技術貫穿項目全生命周期有利于BIM價值最大化。目前，BIM技術尚未完全代替二維設計，其發展過程需完善BIM相關標準，建立企業BIM設計標準，才能將BIM真正應用到設計生產中。通過本項目實踐，我們認為未來BIM將是市政設計行業變革的一個重要切入點，BIM技術應用在市政設計行業大有可為。

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G322

B

1007-6344（2016）02-0075-02

肖春紅（1982- ），男，四川眉山人，大學本科，主要從事公路和水運工程BIM設計工作。