淺析BIM技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用

肖春紅

（1.四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610017）

淺析BIM技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用

肖春紅1

（1.四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610017）

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化水平不斷推進(jìn)，市政工程規(guī)模越來越大，越來越復(fù)雜，二維設(shè)計(jì)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(xì)化設(shè)計(jì)、方案調(diào)整導(dǎo)致大量重復(fù)工作量……; 建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。BIM技術(shù)可彌補(bǔ)傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的不足。與此同時，BIM通過與其它前沿IT技術(shù)，如移動互聯(lián)、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)等，緊密的整合，能夠持續(xù)地引領(lǐng)著工程建設(shè)行業(yè)技術(shù)與流程的變革。

Civil3D；Infraworks；市政；交叉口；管網(wǎng)；干涉檢查

1 前言

市政建設(shè)工作任務(wù)是所有城市配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，即道路（含橋梁、隧道）、排水、電力、自來水、燃?xì)?、通訊、照明、場平工程，簡稱“七通一平”。因行業(yè)長期發(fā)展以來，導(dǎo)致的目前“七通”功能中各專業(yè)建設(shè)中的諸多矛盾與難題，如系統(tǒng)統(tǒng)籌與計(jì)劃實(shí)施能力差，各專業(yè)投資、建設(shè)、施工、管理維護(hù)主體單位各自為陣、互不讓步，現(xiàn)場工期因前期協(xié)調(diào)不到位和投資方案間相互矛盾眾多而不可控并導(dǎo)致一貫延期，工程造價(jià)管控?zé)o力，工程糾紛頻發(fā)，工程建設(shè)整體質(zhì)量因反復(fù)修改、變化而大打折扣，現(xiàn)場協(xié)調(diào)工作量非常大。政府各級管理部門面對市政建設(shè)疲于應(yīng)付，隆重登場卻最終草草收場。如此種種諸多問題及行業(yè)現(xiàn)狀，讓建設(shè)者面對管理焦頭爛額，束手無策。要有效管理項(xiàng)目實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，縮短項(xiàng)目周期，控制投資，提高效益，同時配合招商及土地上市進(jìn)程快速推進(jìn)工程建設(shè)，亟需有新的舉措對行業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)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(xiàng)目信息的三維數(shù)字化新技術(shù)，是支持工程信息管理的最強(qiáng)大的概念工具。由于BIM可以將設(shè)計(jì)、加工、建造、項(xiàng)目管理等所有工程信息整合在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，所以它可以提供一個平臺，保證從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營的協(xié)調(diào)工作，使基于三維平臺的精細(xì)化管理成為可能。

BIM支持工程項(xiàng)目的全生命周期的集成管理環(huán)境。使用BIM進(jìn)行設(shè)計(jì)是一個集成的流程，它允許不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員在一個模型上進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，創(chuàng)建一個三維的、精確可靠的、數(shù)字化的模型，它可以用于從設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(xiàn)，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(xiàng)目設(shè)計(jì)。

2 BIM實(shí)踐思路

2.1 數(shù)字地形模型創(chuàng)建與地勢分析

通過測繪相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括等高線和文本點(diǎn)，使用Civil3D軟件建立三維地形曲面，并且對原始地形進(jìn)行自動的高程分析。三維數(shù)字地形模型是后續(xù)設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)，基于數(shù)字地形模型進(jìn)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(shù)字地形模型結(jié)合衛(wèi)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(xù)模型整合打下基礎(chǔ)。

圖1 infraworks數(shù)字地形模型

2.2 市政道路設(shè)計(jì)

市政道路BIM模型的建立思路和傳統(tǒng)的道路設(shè)計(jì)思路相同，即建立道路的平面路線、設(shè)計(jì)縱斷面、標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，通過平縱橫數(shù)據(jù)進(jìn)行掃略放樣形成道路三維模型。市政道路BIM模型創(chuàng)建的難點(diǎn)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(nèi)交叉口的需求。

2.2.1 路線設(shè)計(jì)

項(xiàng)目通過Civil3D特有的路線布局工具創(chuàng)建市政道路路線。創(chuàng)建路線過程中，應(yīng)用路線的布局全景視圖對相關(guān)路線參數(shù)進(jìn)行修改，包括路線相關(guān)圖元類型、圖元起止樁號、長度、半徑等參數(shù)，同時可實(shí)現(xiàn)道路路線和參數(shù)的聯(lián)動。根據(jù)路線自動創(chuàng)建包含地面線的縱斷面圖，并進(jìn)行設(shè)計(jì)縱斷面繪制。在進(jìn)行設(shè)計(jì)縱斷面繪制時，配合布局全景視圖可對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

圖2 縱斷面設(shè)計(jì)

2.2.2 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)需求，必須進(jìn)行部件的自定義。在Civil3D中對自定義的道路部件進(jìn)行組裝，建立符合項(xiàng)目需求的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面裝配，裝配將繼承部件相關(guān)參數(shù)和邏輯判斷能力，根據(jù)道路路線、地面線、設(shè)計(jì)縱斷面進(jìn)行邏輯判斷。標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的定義是進(jìn)行道路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)和也是難點(diǎn)。

圖3 Subassembly Composer自定義部件

2.2.3 道路模型生成

應(yīng)用項(xiàng)目路線平面、設(shè)計(jì)縱斷面、標(biāo)準(zhǔn)橫斷面進(jìn)行裝配生成道路模型。組成部件的點(diǎn)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(jìn)行顏色、線型及標(biāo)簽的定義，滿足我們的出圖習(xí)慣。道路模型建立的同時，可通過道路模型創(chuàng)建道路曲面，道路曲面是市政管網(wǎng)結(jié)構(gòu)物頂部標(biāo)高放置的基礎(chǔ)。

圖4 Civil3D道路模型

2.3 市政管網(wǎng)設(shè)計(jì)

BIM市政管網(wǎng)主要是在civil3D軟件中完成。設(shè)計(jì)前期需要先設(shè)定管道和結(jié)構(gòu)規(guī)則集，規(guī)則集的設(shè)定可使在管道繪制的過程中，管網(wǎng)各組成部分自用應(yīng)用相關(guān)規(guī)則，提高建模的效率和準(zhǔn)確率。對管道和結(jié)構(gòu)制定相關(guān)規(guī)則以后，繼續(xù)添加項(xiàng)目零件列表，即項(xiàng)目中使用的管道和結(jié)構(gòu)物的構(gòu)件庫。

在平面視圖中使用civil3D的管網(wǎng)布局創(chuàng)建工具進(jìn)行管網(wǎng)的繪制過程中，應(yīng)當(dāng)注意畫管網(wǎng)的順序，應(yīng)先繪制主干管網(wǎng)，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(shè)置管網(wǎng)名稱及與管網(wǎng)相關(guān)的曲面設(shè)置。管網(wǎng)繪制完成后相關(guān)的標(biāo)簽會進(jìn)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(wǎng)進(jìn)行修改后，相關(guān)的標(biāo)簽會根據(jù)信息不同而更新。

管網(wǎng)和路線一樣，可以通過布局全景對管網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行修改，全景中進(jìn)行的修改會直接反應(yīng)為三維模型的修改。

圖5 市政管網(wǎng)

2.4 模型整合與干涉檢查

Civil3D與infraworks、Navisworks軟件均有很好的數(shù)據(jù)接口。在infraworks軟件中，將各專業(yè)數(shù)據(jù)整合在一起，在整合幾何圖形的同時，真實(shí)的數(shù)據(jù)信息也將被整合，如管道起止點(diǎn)、高程信息、材料信息等，有助于業(yè)主后期運(yùn)營維護(hù)工作；通過Navisworks，可以生成輕量化的NWD格式文件，并進(jìn)行碰撞檢查，對施工過程中可能出現(xiàn)的碰撞問題進(jìn)行預(yù)判，同時NWD格式文件可以通過云服務(wù)應(yīng)用到移動終端設(shè)備，使BIM模型用于指導(dǎo)施工成為可能。

圖6 市政管網(wǎng)

圖7 碰撞點(diǎn)

3 結(jié)論

通過BIM技術(shù)可以提高市政項(xiàng)目的三維可視化水平，加速業(yè)主決策流程，并且對設(shè)計(jì)流程進(jìn)行優(yōu)化，提高設(shè)計(jì)品質(zhì)。在設(shè)計(jì)階段可起到設(shè)計(jì)監(jiān)理的作用，解決二維設(shè)計(jì)中難以處理的專業(yè)協(xié)調(diào)等問題，此外，BIM模型可以延伸至施工過程和后期運(yùn)維管理階段應(yīng)用。BIM技術(shù)貫穿項(xiàng)目全生命周期有利于BIM價(jià)值最大化。目前，BIM技術(shù)尚未完全代替二維設(shè)計(jì)，其發(fā)展過程需完善BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立企業(yè)BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，才能將BIM真正應(yīng)用到設(shè)計(jì)生產(chǎn)中。通過本項(xiàng)目實(shí)踐，我們認(rèn)為未來BIM將是市政設(shè)計(jì)行業(yè)變革的一個重要切入點(diǎn)，BIM技術(shù)應(yīng)用在市政設(shè)計(jì)行業(yè)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(xué)本科，主要從事公路和水運(yùn)工程BIM設(shè)計(jì)工作。