BIM技術在市政道路給排水設計中的應用

中圖分類號：TU990.3 文獻標志碼：B 文章編號：1004-4345（2025）02-0044-04

Application of BIM Technology in the Design of Water Supply and Drainage for Municipal Road

WEN Wei

（Shenzhen Branch of China Nerin Engineering Co.，Ltd.，Shenzhen，Guangdong 518Ooo，China）

AbstractBuilding Information Modeling（BIM）technologyprovidesabasic framework fordigital designbyconstructing threedimensional informationmodelsofmunicipalengineeringfacilities，equipment，andpipelines.TakingtheShenzhenQianhaiUnit ^-8 municipalroadprojectasacasestudytispapersystematicallelaboratesonteBtechnologsystem，deliverysandardsndte applicationincollborativedesignandinteligentanalysis.ThestudyshowsthatBMtechnologycanintuitivelypresentthespatial layoutofcomplexpipelines throughhigh-precisionmodellingandvisualcollboration，andoptimizethedesignconflictthrough colisiondetection，reducetheconstructionchangerate，andefectivelycontroltheprojectcost.Thetechnologycanalsodeply integrategeogaphicinformationsystem（GIS）andhydraulicsimulationtols，realizedynamicasesmentof stormrain waterlogging risk，and provide scientific decision-making support for municipal water supply and drainage design.

KeywordsBIMtechnology;designof watersupplyanddrainage formunicipalroad;collborative design;colisiondetection

建筑信息模型（BuildingInformation Modeling，以下簡稱“BIM\"作為工程設計與建造領域的數字化建模技術，可顯著提升項目設計效率、增強管理水平和優化全生命周期協作水平。隨著BIM技術應用范圍的持續拓展，深圳市對加快推進BIM技術應用提出了具體的實施意見[1。該意見明確提出：自2023年1月1日起，全市新建工程項目（投資額1000萬元以上，且建筑面積 1000m² 以上）須全面實施BIM技術。在此背景下，BIM技術深度融入了該市市政給排水設計領域并引發技術范式革新。本文基于2023年深圳前海八單元市政道路工程（一期）項目實踐，系統闡述BIM技術在管線綜合優化與地下隧道三維協同設計中的具體應用。

BIM技術概述

BIM技術是以多維動態信息建模為核心的數字化技術體系，可貫穿工程設計、施工建造及運維管理的全生命周期，其本質是通過數據整合與流程優化實現工程全生命周期的協同管理。BIM技術具備多維數據集成能力，可廣泛應用于工程設計、方案決策、施工及運維管理等環節。其核心優勢在于構建實時更新的信息數據模型，提升設計精度，提高施工效率與項目管理水平。近年來，BIM技術在市政道路給排水設計領域的應用日趨成熟，主要模型類型包括：

1）設計與施工圖模型。基于幾何參數構建基礎功能框架。2）設計協調模型。支持多專業沖突檢測與協同優化。3）專項目標分析模型。集成地形、道路等地理信息數據，針對內澇風險評估等專項需求進行三維分析。三維模型通過碰撞檢測與迭代修正形成標準化交付成果。

針對給排水設計復雜工況，BIM技術可集成水力仿真軟件、水質模擬工具及計算流體力學（CFD）分析平臺，實現智能設計優化。

2 BIM技術的設計優勢分析

2.1協同設計

市政道路給排水設計涉及主次干路改造，需統籌給水、排水、燃氣、熱力、強弱電及LNG、石油等多類管線，其空間關系復雜。傳統管道綜合依賴二維圖紙比對，需反復協調且效率低下，易因專業間信息不同步導致施工階段管線碰撞，增加工程成本與工期進度控制風險。

BIM技術基于三維可視化協同平臺，通過多專業數據共享與實時碰撞檢測，顯著提升了設計糾錯效率。工程師可直觀識別管線沖突，并基于碰撞檢測報告動態優化布局2。以某市政道路工程為例：BIM系統自動生成管線碰撞清單（表1），精準定位沖突點（如標高重疊、走向交叉等），設計人員可依據檢測報告調整管道標高/走向，或采用翻彎避讓策略3，使施工變更率大幅降低。其核心優勢體現為：1）協同性。跨專業數據互聯，消除信息孤島，打破傳統分段設計壁壘。2）預見性。碰撞檢測能精準定位沖突點，可規避 90% 以上的施工沖突。3）迭代性。模型參數聯動更新，支持設計一施工一運維全周期追溯。

2.2智能設計

市政道路、片區路網給排水設計前期需要結合具體情況進行校核計算。相較于傳統計算模式，BIM技術通過深度集成地理信息系統（GIS）與水力仿真工具，整合市政排水設施分布、地形特征、土地利用類型等城市地理數據，并基于多元信息耦合分析，從而實現極端氣候條件下排水系統的三維動態效能模擬與推演。該項功能有效解決了傳統設計輔助工具存在的弊端，使設計成果具備更強的直觀性，且能精確地展示出各關聯要素之間的相互作用，達成給排水的智能設計4。例如，在市政道路海綿設計上，通過流量及水質的模擬可判斷海綿設施在徑流和污染物削減上的控制率是否達標，以及市政片區排水系統在洪水和暴雨等極端氣候條件下是否存在內澇風險。圖1為鴻業暴雨排水系統模擬的道路淹水范圍，圖2為東莞某街箱涵在暴雨重現期10a情況下雨水排放的動態演示。由圖2可以看出，BIM模擬包括了地形、路網、管網、河渠水文等信息，通過水力過程模擬，可判斷出內澇點的具體位置、淹水深度，并形成危害評估報告。

3 前海八單元市政道路給排水設計

3.1 工程背景

前海八單元片區定位為粵港澳大灣區山海人文城市客廳。該區域匯集世界級公共文化資源，旨在打造具有中國氣韻的現代化大灣區地標。為實現這一城市發展戰略目標，需統籌建設交通、能源、排水等基礎設施，確保區域公共服務建設完備，形成完善的城市道路體系，打造高品質城市形象，促進片區繁榮發展。2023年，當地啟動的一期工程涵蓋6條城市支路，包括2條地下—地面復合道路（前灣四路、金岸中街）、4條地面道路（海馨街、海馨北一街、海文西一街、海文西二街）及3座地下人行通道，同步實施市政管線與附屬設施工程。該項目旨在完善區域路網結構，為深圳博物館、一丹中心等重點地塊提供市政配套服務，為片區活力營造提供基礎支撐。

3.2BIM標準體系與交付要求

深圳市2021年出臺了《交通建設工程BIM標準體系》，如圖3所示。該體系由技術標準與應用標準構成。1）技術標準，主要包括《交通建設工程數據存儲標準》《城市道路工程信息模型分類和編碼標準》和《交通建設工程信息傳遞標準》3個標準，主要針對軟件開發人員，確保工程各參與單位的數據互通性。這也是交通建設工程BIM標準體系的核心標準。2）應用標準，按設計、施工、運維3階段編制，涵蓋道路、橋隧、管廊等專業模型交付規范。市政道路管線工程需滿足不同模型精細度（L100-L300）要求，其中L300級模型需精確表達構件幾何參數與安裝需求。《市政道路管線工程信息模型設計交付標準》適用于深圳市新建、改建、擴建的市政道路管線工程在可行性研究、初步設計、施工圖設計階段的模型成果交付5，具體要求見表2。

3.3BIM軟件介紹與選擇

BIM技術較傳統二維設計軟件有很大不同，它不是一個簡單的軟件，而是一個可使不同專業組協同工作的共同平臺。這個平臺兼容了各專業的主要設計軟件，包括主流設計軟件公司Autodesk（歐特克）、Bentley（本特利）、NemetschekGraphisoft（圖軟）、GeyserTechnology（蓋澤科技）公司旗下的RevitArchitecture RevitStructural、RevitMEP、BentleyArchitecture、BentleyStructural、BentleyBuildingMechanical Systems、ArchiCAD、ALLPLAN、Vectorworks、DigitalProjec、CATIA等建模軟件。其中，應用于市政道路的主流BIM設計平臺包括A（Autodesk）B（Bentley）和C（Catia）三大平臺。A平臺功能插件、設備模型庫豐富，為市場上的主體平臺，主要適用于工業與民用建筑；B平臺專業工程類型兼容性強，支持模型格式轉換，目前市場占比呈上升趨勢；C平臺外圍集成計算軟件完善，但偏于水利工程等專門領域。

本項目主要采用B平臺建模，該平臺功能完全適用于本項目涉及的道路、綠化，管線及隧道等專業。該項目BIM設計工作流程如圖4所示。

本項目前期方案階段采用“管立得一鴻城平臺”的簡化技術路線，初步設計與施工圖階段采用“管立得—ORD\"技術路線。道路、綠化等專業采用Bentley直接建模。針對B平臺在給排水專業上存在檢查井和管道連接效率不高的問題，可以通過廣聯達的管立得軟件轉換來實現，Bentley-ORD通過讀取管立得軟件管道字段的起點節點編號、終點節點編號、起點內底標高、終點內底標高、公稱直徑、管道編號等信息生成三維模型。最終各專業BIM成果集成至鴻業鴻城平臺，成果可單獨匯報。

3.3管道綜合設計

市政道路給排水協同設計主要是管道綜合設計。傳統CAD設計依賴二維平面圖人工校核管線碰撞，效率低且易遺漏。BIM技術從是否碰撞以及是否不滿足規范凈距要求兩方面展開自動碰撞檢測，并生成可視化沖突報告，設計師可根據報告及時、動態地調整管線布局，減少施工變更，保證了管道綜合設計的高效、準確。表4為碰撞檢查示意，深圳前海八單元市政道路工程（一期）項目BIM模型成果見圖5。

4結語

從BIM技術在前海八單元市政道路給排水設計中的應用實踐可以看出，BIM技術在市政給排水設計中主要呈現三大核心價值。1）三維協同設計：通過可視化模型實現跨專業實時碰撞檢測，施工變更率大幅降低。2）智能分析優化：集成GIS與CFD工具，暴雨內澇模擬精度得到提升。3）標準化交付：遵循深圳市L100＼～L300模型精細度要求，設計成果合規率也得到了提高。

目前，BIM的各個平臺雖然都可以提交滿足要求的BIM設計產品，但平臺間數據兼容性不足仍是主要的技術瓶頸。隨著BIM技術的成熟度日益提高，廣聯達等綜合平臺的開發，各軟件也會逐漸完善，未來BIM正向設計必將成為市政工程的主流模式。建議進一步推動行業標準統一與軟件接口開放，以進一步釋放BIM技術的全生命周期管理潛力。

參考文獻

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[2]顧海玲.BIM技術在上海中心大廈建筑給排水設計中的應用.給水排水，2012，38（11）：93-98.

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[4]苗長芬.計算機技術在水利工程設計中的應用[J].灌溉排水學報，2023，42（9）：149-150.

[5]深圳市住房和建設局，深圳市交通運輸局.市政道路管線工程信息模型設計交付標準：SJG 94-2021[EB/OL].（2022-05-31）[2024-03-05]https：//wenku.baidu.com/view/51e47494f624ccbff121dd36a32d7375a517c67f.html？_wkts_=1745198429157amp;bdQuery=SJG""2021.