探索BIM正向協同應用

文｜趙振龍

隨著BIM技術在我國的不斷推廣，三維設計、BIM技術應用已成為行業的共識。以往BIM技術在水利上的應用主要集中在大壩、水閘這類樞紐性工程，對于長距離線性工程應用較少，而且以往很多BIM工程也都不是正向設計，BIM產品的交付更是依賴外部平臺，這其中包括水利BIM發展較晚，行業技術積累薄弱等原因。如何使用BIM技術實現正向設計，是制約BIM技術在設計階段推廣的主要問題；而如何將BIM成果進行交付，交付方式是否具有普惠性，更是影響BIM技術在整個行業的推廣。

項目說明

某重點輸水工程主要由輸水管線構成，輸水線路全長約110Km，主要建筑物包含輸水管道及閥等附屬建筑物、泵站、出水口工程、調蓄水池等。輸水管道采用鋼管及PCCP，規格為DN900、DN1400、DN1800、DN2000四種，布置形式為單線布置。

管線鋪設主要采用明挖的方式，開挖坡比視地質條件及開挖高度不同在1:0.3～1:2區間變動，管線底部120°包角范圍內采用砂礫石回填，頂部50cm厚度內回填種植土，并預留30cm的下沉量，其余部分采用原狀土分層壓實回填。

設計流程

長距離調水工程前期必然要經過若干種方案比選才能確定線路、管徑、管材等工程設計基本要素。這個過程包含從大比例地形圖、衛星地圖及大比例區域地質圖上進行布線；現場實際探勘；經濟指標對比等諸多工作。其實在這些前期工作里，BIM技術就可以介入，例如使用OpenRoads Designer軟件在大比例地形圖上進行線路方案對比，可以快速的得出工程量。

在方案確定后的初設及施工圖階段，則需要1:2000帶狀圖的測繪；詳細的沿線地質勘查；初設或施工圖紙的繪制等工作。在這個階段里，各個專業則可以使用各專業不同的BIM軟件在ProjectWise上協同工作。需要注意的是1:2000的帶狀圖只能做為底圖應用，實際管線的地面線縱斷要求的精度往往是在1:500及以上的，這要求測繪部門要沿管線實際平面位置重新測量，重新測量的管線地面線要能反映在測繪成果的TIN文件中。對于具體BIM技術來說，在工程各個階段都是通用的。

管線建模

管線建模采用OpenRoads Designer軟件。在平面線確定的前提下，管線建模的主要工作是管線縱斷面的繪制，以及橫斷面模板的制作和根據地質條件對廊道進行“點控制”及“約束標簽”控制。

圖1 縱斷面的繪制

圖2 橫斷面模板

管中心縱斷面繪制。長距離供水管線一般為有壓輸水的形式，管頂應有一定的覆土保護層并且管道埋深應大于設計最大凍深。可以利用“縱斷面偏移”命令，將原始地面縱斷線偏移一定距離作為繪制縱斷面的輔助線，再參照輔助線繪制縱斷面，繪制完畢后可以在縱斷面視圖中對縱斷面進行調整，也可以通過“表編輯器”對縱斷進行類Excel表式的調整（如圖1）。

管線橫斷面模板。管線橫斷面創建秉著方便調整、方便算量的原則進行創建；橫斷面模板包含管道開挖、管底120°包角砂礫石墊層、原狀土回填，種植土回填；因為管本身為標準件，而且鋼管本身管壁只有2cm，橫斷面建模時忽略了管本身（如圖2）。

建模時要約束好各部件相互的關系，并實現在開挖底面可以進行 “點控制”，開挖坡比可使用“約束標簽”進行調整，同時保證墊層、回填土等要素能隨開挖坡比及開挖寬度的調整進行同步調整。

廊道創建。激活地形、設計縱斷線，套用橫斷面模板，生成三維管道模型，根據地質條件對廊道進行“點控制”及“約束標簽”控制；使用“廊道組件”統計工程量。

管線出圖

管線出圖主要包括縱斷圖的繪制、平面圖的繪制、平面線控制點的報表、管線斷面圖的繪制。

其中管線斷面可采用標準斷面圖來簡化出圖，其余使用ORD自身出圖功能進行出圖。出圖前要事先對ORD后臺的字體、圖框、出圖種子、縱斷的特征定義進行相應的配置；對類似指北針、排氣閥井、排水閥井的平面符號使用cel功能進行統一配置，這種后臺配置工作雖繁瑣卻必要，是保證工程項目效率的關鍵，對后臺管理員有較高的要求。

縱斷出圖。管線縱斷出圖使用ORD繪制剖面圖的功能，生成縱斷圖后，使用插入cel的功能將排氣閥井、排水閥井插入到縱斷曲線的高點和低點，并對縱斷曲線進行簡單的標注（如圖3）。

圖3 縱斷出圖

平面圖出圖及平面線報表。使用插入cel的功能，將排氣閥井、排水閥井插入到平面的相應位置，使用參考命令將二維地形圖作為底圖參考到2D model中，使用ORD繪制平面圖的功能進行平面出圖。出圖完畢后，再將指北針插入2D model里每個繪圖邊界里，由于圖紙與2D model是動態關聯的，指北針也將出現在圖紙中。

平面線報表使用ORD報表功能，報表輸出時選擇適宜的報表樣式，并將報表保存成Excel格式，本工程選用Horizontal Elements XYZ 樣式（如圖 4）。

圖4 平面出圖及平面曲線報表

圖5 參數化建模及鋼筋出圖

圖6 基于Navigator的產品交付

管線節點參數化及產品交付

管線節點如閥井、PCCP段鎮墩采用AECOsim Building Designer（以下簡稱ABD）軟件創建，對于鎮墩這種簡單的構件，可采用制作成參數化cel的方式，方便設計人員調用。管線節點的配筋采用ReStation軟件，可以準確快捷的生成三維鋼筋、鋼筋圖及鋼筋材料表（如圖 5）。

產品交付關乎著BIM價值的釋放，本工程主要使用Navigator軟件集成交付。對于信息模型可以發布成i-Model，工程圖紙可以打印成PDF格式，并將各種工程文檔分門別類打包放在一個文件夾內。在Navigator里使用鏈接集將信息模型、地質模型、圖紙、工程量報表、工程影像、技術標準等與工程文檔鏈接在一起，并在具體的信息模型上掛接類似工程量報表之類的鏈接。這樣只要打開主模型，就可以把控整個工程項目。

在工程建設期間，一些建設相關信息仍可以以同樣的方式繼續鏈接。在產品交付時，可以將打包文件夾配置在業主單位的服務器上，并將其共享；同時在局域網內對不同用戶配置相應訪問此共享文件夾的權限，即可完成對工程整個信息進行有效管理。采用這種方式，簡單易行，規避了BIM交付WEB端的開發，同樣可以將信息化貫穿到工程的始末（如圖6）。

該項目利用BIM軟件，實現了設計階段的各專業正向協同設計、工程建設期間的產品交付。充分發揮了BIM技術信息化、可視化、協同性、一體化的優勢。充分利用BIM軟件的特點，避免了產品交付平臺的開發。