BIM技術在市政道路給排水設計中的應用

吳 靜

(山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030000)

0 前 言

BIM是現階段較為典型的模型技術，利用BIM技術提供的重要數據，能夠充分了解和掌握項目建設內容。市政給排水工程設計中，利用BIM技術能夠展現不同要素間的聯系，保證信息共享。為將項目落到實處，需全面了解項目的生命周期，做到科學決策。而BIM技術可滿足上述工作要求，推動市政道路給排水工程的高效開展。

1 BIM技術

BIM技術是在三維數字化技術基礎上構建的立體信息模型，可真實直觀地反映建筑工程具體情況，實現三維模擬演練，為建筑工程設計、施工及管理提供可靠依據。現階段建筑領域內使用的BIM軟件，以Ar-chiCAD，Revit這兩種為主。將BIM技術應用到市政道路給排水設計工作中，能夠對現場環境進行詳細分析和掌握，預測可能出現的問題并加以控制，完善設計方案，同時通過三維建模，能夠對施工過程予以模擬，準確把控各環節作業情況，及時提出疑問，以保障施工的合理性，減少設計變更。在BIM技術應用下，能夠有效降低市政道路給排水工程的復雜性和難度，增大安全系數，保證工程順利落實的同時改善城市內部現有的給排水管網結構。

2 應用優勢

2.1 仿真設計

在市政道路給排水設計中，仿真設計能夠直觀地將設計成果展現在工作人員眼前(見圖1)，通過仿真模擬演練，了解后續施工的具體情況，并找出其中的問題加以調整和優化，消除隱患，推進后續實際作業的順利進行。在BIM信息模型中涵蓋較多信息內容，這為分析模擬提供了一定的數據支持，加強信息模型構建的完善性、科學性，提高設計工作效率，進而為市政道路給排水工程建設提供支持和幫助。同時在仿真模擬推動下，能夠降低管道處理的復雜性，推動工程作業的有效開展，提高建設效率。

2.2 可視化功能明確設計意圖

傳統設計工作中，多是通過二維空間圖紙編制為施工作

圖1 仿真設計

業提供指導，修改工作也是在二維圖紙中進行的，如此就會因為內容上連接性不強，而導致修改后的圖紙存在不匹配的情況，降低了工程的建設質量。而使用BIM技術后，在三維模型內可進行整體結構的調整和優化(見圖2)，增強設計工作的可靠性，保證圖紙設計的質量。同時，在BIM作用下，工作人員還能夠明確掌握設計的主旨內容，且根據現場情況開展分析，為后續工程項目的落實提供保障。在城市發展中，市政道路及各排水工程建設的復雜性不斷增強，周邊存在的影響因素種類增多，借助BIM可視化功能，可對施工區域予以全面分析和了解，參照設計內容展開專業探討，從而促使施工作業的順利落實，提高工程的建設質量。

圖2 創建三維模型

2.3 協同設計

市政道路給排水設計因受到城市發展等因素的影響，社會對其要求有所提高，設計難度增加，涉及內容越來越繁雜。為提高設計水平，有必要將BIM技術應用其中，利用協同設計功能，做好信息數據的收集和處理，加強部門間的溝通與交流，從而更好地推動設計活動的開展，打造高品質的市政給排水工程。在BIM技術應用下，設計人員能夠準確了解設計內容，在模型內完成設計更改作業且設置相應權限，避免操作失誤。再者，可及時對相關參數數據加以分析和修改，針對不同專業，安排不同設計人員展開檢查核對，確保設計內容的有效性、科學性。

2.4 參數設計

在BIM技術支持下，設計人員能夠結合相同數據庫和建模軟件，對設計內容進行自動化審核和分析，對于不符合標準的數據參數，予以自動化修改和處理，有效提升設計水平。在參數修改中，軟件系統會展開協調處理，在不影響各項設施運轉的前提下，完成設計活動，降低意外問題出現的幾率。同時在BIM技術作用下，一個參數的調整，與之相關聯的參數也會重新計算，有效降低了設計難度。

2.5 數據統計

以往在市政道路給排水設計中，多是利用斷面法對工程量數據進行估算的，該方法時間消耗長、偏差大、錯誤率高，使得整個工作復雜性大大提升。而在BIM技術作用下，能夠直接通過模型中的集合數據開展精準化計算和評估工作，準確掌握總工程量和各環節工程量參數，并將其直觀展現出來，便于后續工作的開展。BIM技術有效解決了人工核算帶來的各類問題，避免了偏差與失誤的產生，在提高設計質量的同時，也為后續工程作業提供了堅實的保障。

3 市政道路給排水設計中BIM技術的應用

BIM技術是在三維數字技術基礎上研發的新技術，將其應用于市政道路給排水設計中，務必高度重視模型建設。采集有價值的數據信息，在分析后合理應用，創建BIM模型。

3.1 在管線綜合優化中的應用

市政道路給排水工程設計具有較強的系統性和復雜性，且工程中涵蓋大量地下隱蔽工程，工程涉及到電力、天然氣和管道等諸多系統，與給排水系統交替鋪設。在工程設計中也需要考慮多個因素，設計人員需保證排水系統管線的獨立性，防止系統布設影響其他系統的運行，為后期維護施工提供便利條件。應用BIM技術能夠更加生動直觀地展現地下管線的三維位置與分布情況，協助設計人員全方位掌握地下管線間的交叉概況和相隔距離，防止對其他系統的平穩運行造成影響，為設計人員調整管線設計打下基礎。

3.2 在參數設計方面的應用

豐富的數據參數是BIM建模的重要基礎，設計人員可利用BIM技術創建建筑工程三維模型，計算工程量明細和水力等重要指標。如設計人員調整工程參數，軟件可自主調節其他相關參數，彌補傳統設計中的不足。如在市政道路給排水設計中，平面位置參數的變化對空間數量參數具有顯著影響。合理利用BIM技術更新工程量明細，可縮短統計時間，保證統計的準確率和時效性，不斷完善設計方案。

3.3 在數字建模方面的應用

在給排水工程中應用BIM技術建模時，需要明確管道的主要類型，收集現有管線的重要資料，了解管線的基本信息，并以此為基礎建立三維數字模型，且加強模型的可視化和碰撞檢測。根據實際對交叉管線做好優化控制。合理分類不同類型和屬性的材料，注重數據統計的準確性，提高數據統計的效率，及時預防和消除安全隱患。

3.4 在施工模擬方面的應用

給排水工程與普通建筑工程相比，是典型的地下隱蔽工程，施工環境尤為復雜，存在諸多不確定因素。應用BIM技術能夠實現施工過程和管道分布的可視化模擬，引入不同的時間維度，以此協助工作人員完善施工進度安排，加強工程規劃的科學性。同時也可加強分包工程間的協調配合，提高工程的施工效率。

3.5 管線碰撞分析

BIM技術可實現碰撞試驗，在碰撞試驗的過程中可協助設計人員認真分析管線布局是否合理，這也是BIM技術的關鍵功能。碰撞試驗后可生成報告，設計人員分析報告后方可總結管線設計中的不足，作出合理調整和修改，不斷優化管線布局方案，增大空間利用率(見圖3)。碰撞檢測可相對準確地檢測到管線設計的遺漏問題，優化管線性能。

圖3 管線碰撞分析

3.6 管線設計出圖

BIM技術能夠導出模型，設計人員在完善設計方案后，便可借助BIM落實管線出圖工作，從而形成較為完整的設計圖。施工人員應利用圖紙，依據工程施工概況調整施工模式，優選施工方案，保證工程作業的效率。設計人員也要結合時代發展概況確定設計理念，深度了解和掌握BIM技術的主要特點，明確技術應用的主要方法，且不斷更新設計內容，保證設計方案的科學性與合理性。BIM技術也可為排水工程周圍建筑模型的構建創造有利條件，設計人員可在分析周圍建筑分布的前提下，調整管線設計方案，規避重要建筑物，以此降低由于后續設計變更投入的工程成本。

4 BIM技術在項目中的應用實例

4.1 項目概況

某市政道路標段工程設計全長280.145 m，道路規劃寬度為50 m，是城市的主干道，兩側鋪設雨污水管道和雨水管道。調查發現，該工程具有十分顯著的生態環保設計優勢。

4.2 給排水BIM模型構建

1)協同方式。BIM技術應用于給排水模型的創建中，要明確協同設計的主要模式。當前，協同設計主要采取鏈接模式和工作集模式。工作集基于中心文件，在一個平臺完成建筑、結構和機電設計專業的各項工作，每個設計師均可查看其他人員的設計概況，但是該人員只有查看權，無編輯權，以防止設計人員隨意修改設計圖紙，為協同工作創造條件。鏈接模型是在給排水模型中，鏈接建筑模型和結構模型，在復制和監視功能的支持下，獲取梁柱等重要結構的標高，避免重復建模，依據鏈接模型預留孔洞。若鏈接模型發生變化，則僅需重新鏈接修改后的模型，全面增強團隊的協同性，減少工作量。

2)創建項目樣板。協同設計中創建項目樣板尤為重要，若軟件自帶樣本不能高度順應設計要求，可利用自建模型加以調整，確保樣本的可靠性與科學性。建立樣本的過程中，務必嚴格遵照既定的標準與要求，減輕工作人員的工作壓力，滿足設計圖紙的要求，注重樣本的通用性。

3)建立給排水模型。該項目中主要應用Revit軟件與鴻業插件，設計人員一方面可了解管線的走向與排列，另一方面也可統計管線和管材的數量。在BIM技術的基礎上，構建三維模型，確定管線中的不合理之處，做好修訂和優化處理，降低材料損耗的同時，嚴格把控項目的建設進度。

4.3 碰撞檢查

施工前需完成碰撞檢測，明確工程設計中的問題，及時作出優化調整。二維平面設計中，平、立、剖面圖設計不一致是較為常見的問題，該類問題會使構件發生碰撞，甚至引發返工問題，對工程的施工進度產生較大的影響，降低材料利用率。BIM的應用可及時檢查設計中的不足，防止后期返工，確保工程建設滿足設計要求。

項目碰撞可分為硬碰撞與軟碰撞，前者主要指構件間的碰撞，又可分為專業間碰撞和專業內碰撞。專業內碰撞與設計師失誤有著密切的關系，專業間碰撞則與設計師溝通不暢有關。軟碰撞是構件間距小于規定要求產生的碰撞點。依據專業劃分，碰撞檢查主要分為多專業碰撞檢查和單專業碰撞檢查兩種形式。前者指建筑、結構和機電兩個以上的專業碰撞檢測。后者則是某一專業的碰撞檢測，確定碰撞點。單專業碰撞檢測發揮著重要作用，可為多專業檢測掃除障礙。

5 BIM技術在市政給排水設計中的問題及對策

5.1 硬件要求十分嚴格

BIM技術建模中需要大量的參數支持，設計中也產生了海量的數據信息，這對計算機硬件及軟件設計提出了較高的要求。現如今，給排水設計軟件主要是基于建筑BIM模型軟件二次開發，每個專業分項工程數據庫規模都相對較大，建模時也對計算機硬件提出了較高要求，需要專門配置計算機完成此項工作。

5.2 模型權限的問題

盡管BIM技術在不同專業和人員協同設計上的優勢尤為明顯，但是在集合形管線設計中，該技術在信息模型權限的獲取與管理等方面依然十分復雜。有關專業權限的獲取與授權需以平臺為基礎確認生效。為此，要不斷優化模型權限設置，發揮設計模型的積極作用，合理調整模型的使用權限，從而解決當前存在的主要問題，提高設計質量。

5.3 專業技術人才不足

目前，很多給排水設計人員均以CAD軟件組織開展設計工作，BIM技術應用不夠全面，與設計人員的設計習慣和對BIM的熟悉程度有著十分密切的聯系。此外，BIM建模技術的課程和教育培訓明顯不足，影響了BIM技術與CAD軟件的有效結合。BIM技術專業人才建設方面存在著較為明顯的問題。為此，有必要加強BIM專業知識與技能的培訓，引導技術人員全面了解和掌握BIM建模技術，增強工作人員的業務能力，提升綜合素質。這樣在加強人才建設的同時，也可為后續各項工作的順利進行創造有利條件。

6 結 語

我國城市化建設進程日漸深入，給排水工程現代化建設也對城市發展產生了較大影響。BIM技術應用于市政道路給排水工程，是科技發展的總體趨勢。在給排水工程設計中需充分利用BIM技術和工程信息建模，制定完善的施工方案，組織開展工程分析工作，以更為生動、具體和直觀的方式為使用者展示施工內容，規范現場作業，避免不必要資源和時間的消耗，指導給排水工程建設。

[ID：013733]