基于BIM技術的市政給排水管線設計探析

摘 要：本文以BIM技術為切入點，闡述了BIM技術可實現可視化設計，多專業協同設計的特點，可提高市政給排水管線設計質量，基于BIM技術的以上優勢，結合某市政工程項目，提出BIM技術應用措施，從而為相關工作者提供一些參考。

關鍵詞：市政工程;給排水管線設計;BIM技術;應用

前言：

社會經濟快速發展下，工程建設形態、功能、規模越發復雜，使得給排水管線綜合設計的難度加大，傳統CAD模式的設計方式通過立面圖、平面圖、剖面圖等二維圖紙將設計成果展示出來。但是，當市政給排水管線復雜時，傳遞信息過程中可能產生偏差，導致實施設計成果出現問題，難以將最終效果展現出來。因此，設計人員可利用BIM技術，整合工程參數與計算機技術，建立三維模型，能夠檢查管線碰撞，提高設計質量。

一、BIM技術概述

BIM技術在建筑工程中，是以基本構件為設計元素，有機組織描述構件的材質信息、物理特性、幾何數據等，形成全方位數據庫，將構件參數均存儲于數據庫內，構成項目數據模型[1]。建筑各參與方均可根據權限，插入、編輯、提取、更新模型數據庫信息，模型構件信息也不是獨立個體，互相存在邏輯、空間聯系，共同構成有層次、完整的信息系統。該技術特點如下：

1.可視化設計。BIM能夠實現可視化設計，特別是給排水系統愈發復雜的情況下，需要在有限空間內布置多種系統管道，還要符合空間要求，利用BIM設計，人員能夠直觀查看管道空間情況，完善管件布設，提高設計質量。

2.協同設計。構建BIM模型綜合多個專業信息，將各專業設計數據，通過協同平臺匯集于BIM模型內，任何環節設計信息產生變化，僅需要修改模型即可，增強修改關聯性，模型也能自動生成剖面圖、平面圖。

二、市政給排水管線設計中BIM技術的應用措施

以某給排水管道工程為例，管線長度是1068m，為政府投資，處于交通要道，僅能夜間施工，增加了設計和施工難度，加上施工處于中心城區，管道連接用戶較多，必須做好設計工作，以免管線互相碰撞，提高施工難度與造價。

1.項目準備工作

該項目作為區域最大社區，涉及地下管線包含7種管線和5個專業，即污水管線、給水管線、燃氣管線、通信管線、雨水管線、電力管線及工業管線。實際工程中，給排水設計部包括工業管線與燃氣管線，故項目準備僅考察剩余管線情況。BIM建模可通過族制作方式，構建工程每個模型，也能建立非標準件模型，在給排水管線設計中，使用Revit軟件構建BIM三維模型，首先創建MEP項目，選擇合適的樣板文件，設置度量單位等，利用軟件協同功能，讀取給水管線、污水管線、雨水管線等數據，作為設計起點。設計師將BIM模型鏈接至MEP文件，保證BIM模型信息變更后，能夠自動更新鏈接模型，使得設計人員能夠及時看到關鍵圖元被修改、移動或刪除，加強協同設計[2]。通過本地文件編輯，能夠將更改內容上傳至中心文件，實現內容自動變更，未獲得修改權限，則不能直接修改圖元，設計師彼此也能查看工作進度，實現給排水管道的協同設計。

2.建立系統模型

市政給排水管網布管原則是有壓管讓無壓管、小口徑讓大口徑，建模中按照工程CAD圖紙，構建排水管網細節模型，從建立管網至每種管道附屬構筑物，均需按照圖集和標準規范制作。該項目中，主要考慮污水管網和雨水管網關系，且城區排水體制是雨污合流機制，雨水管接入污水管排放，污水管作為排水系統主體，所以建立模型需先構建污水管網，以此為基礎，構建雨水管網模型。建模過程中，管線走向需嚴格參考CAD圖紙，根據不同類型管線實現分開建立，管線由于走向不同，附屬構筑物僅能還原實地，故構建附屬構筑物時，無需設置“連接件”，也無需參與碰撞檢測環節。建模流程以CAD二維管線平面圖作為底圖，導入Revit內，構建三維模型，需要將管件、管道等構件，加載至軟件內，編輯相應參數，通過合理設置構件參數，可減少調整管線的工作次數，提高設計效率。

市政CAD管線平面圖，淺藍色是污水管線，深藍色是給水管線、黃色是雨水管線、綠色是通信管線、紅色是電力管線，每個管線節點均有標號，管線標高集成表內，能夠查詢管道端部數據及標高。由于該工程設計范圍大，區域廣泛，Revit軟件文件導入幾何圖元范圍廣泛，圖形可靠性降低，需拆分平面總圖為若干分圖導入，完成繪制。構建三維模型需選擇相對標高基準面，Revit軟件由于無匹配市政工程的標高模板，故將平面標高±0.00定位線管線起始端作為基準標高，以此完成管道繪制，根據建模順序，構建污水管網、雨水管網、給水管網模型，按照管道兩端標高完成管線繪制，坡度則根據兩端管線相對高度自動生成。而檢查井附屬構筑物建立模型，根據《市政排水管道工程及附屬設施》，結合不同管徑需要的尺寸制作[3]。在軟件立面窗口設計，能夠準確、直觀的確定管道相對空間位置，設計人員也能多角度觀察管道布設的合理性。

3.管線碰撞檢查

設計人員使用Revit軟件設計給排水管道BIM模型后，需要綜合給排水管線，尋找管線、設備碰撞問題并加以調整，也能對局部管線復雜錯誤情況，提供技術指導，減少變更設計與后期返工，節約施工成本。檢查過程中，有多專業管線碰撞檢測與單類管線碰撞檢測模式，前者是指污水管與雨水管碰撞檢查，后者是指污水管、雨水管碰撞檢查2種。技術性碰撞是實際操作和設計之間存在矛盾，圖紙表達設計實際操作難以達到，例如預裝空間不足，儀器難以進入狹小空間等，需增加預留空間。而細節性碰撞，則是根據BIM詳圖以模型圖元構件為檢測對象，通過數學方程描述圖元構件輪廓，調動函數求解，有解表示管線存在碰撞，設計人員需合理調整，遵循小管避讓大管、壓力管避讓重力管，有效解決管線碰撞問題。

總結：綜上所述，建筑領域中BIM技術作用愈發重要，將其用于市政給排水設計中，能夠構建三維模型，有助于設計人員高效、準確的進行管線規劃，提高管線設計質量。因此，設計人員需結合實際，從項目準備工作、建立系統模型、管線碰撞檢查這幾方面出發，合理利用BIM技術，順利完成管線設計，節約建設成本。

參考文獻：

[1]趙建偉，鄒婷婷.BIM技術在市政給排水管線設計中的應用探索[J].居業，2021（11）：9-10.

[2]姜麗.基于BIM技術的市政給排水管線設計及應用研究[J].建材發展導向，2019，17（16）：54-56.

[3]徐敏.基于BIM技術的市政給排水管線設計及應用研究[J].甘肅科技縱橫，2021， 50（10）：4.

作者簡介：王宏波（1995.05—），性別：男，民族：漢，籍貫：陜西咸陽，學歷：碩士，職稱：助理工程師，研究方向：市政給排水。