基于BIM技術(shù)的市政給排水管線設(shè)計及應(yīng)用研究

摘要：在目前的建筑行業(yè)發(fā)展中，BIM技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，其以本身可協(xié)調(diào)性、可視化以及信息完備性等多種特點在市政工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，為現(xiàn)代市政工程建設(shè)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的提升奠定重要基礎(chǔ)。本文以BIM技術(shù)為引線，結(jié)合實際工程案例分析該技術(shù)在市政給排水管線設(shè)計中的實際應(yīng)用，以其技術(shù)實際特點和優(yōu)勢分析其主要的應(yīng)用價值，

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);市政給排水;管線設(shè)計;應(yīng)用措施

中圖分類號：TU17;TU991.02

0引言

在目前的城市發(fā)展過程中，市政工程建設(shè)是整個城市發(fā)展的重要基礎(chǔ)，與其配套的是各種公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)形式，隨著市場經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展和在城市化建設(shè)步伐逐漸加快基礎(chǔ)上，市政工程在現(xiàn)代城市化發(fā)展中占據(jù)著重要的地位。在目前市政給排水工程建設(shè)期間，其設(shè)計的形式和施工質(zhì)量都存在較多問題，因此需要結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)形式來提升工程施工與建設(shè)質(zhì)量，BIM技術(shù)是目前市政工程建設(shè)中常見的技術(shù)類型，其可以根據(jù)其可視化等技術(shù)特點為市政給排水工程設(shè)計提供有效合理的設(shè)計方案，進(jìn)而全面提升市政給排水管線的運行效率。

1 BIM技術(shù)的優(yōu)點

目前所指的BIM技術(shù)，是建筑信息模型技術(shù)的簡稱，BIM技術(shù)的實施，是對建筑物真實信息進(jìn)行仿真和模擬，并以數(shù)字信息等技術(shù)形式加以展現(xiàn)，以此為建筑工程建設(shè)提供專業(yè)的數(shù)據(jù)信息和模型信息。另外BIM技術(shù)的使用都是以各種建筑信息為基礎(chǔ)，然后根據(jù)計算機(jī)技術(shù)來建立三維立體模型，對施工流程進(jìn)行真實模擬。為實際施工建設(shè)奠定模型基礎(chǔ)，避免出現(xiàn)施工事故，保障實際施工的順利實施。

BIM技術(shù)本身是為建筑工程提供設(shè)計和管理等相關(guān)功能，其具有的特點主要包含以下幾個方面。

（1）可視化。該特點就是在建筑物建造之前，可利用BIM技術(shù)將傳統(tǒng)的建筑線條或者相關(guān)建筑構(gòu)件以一種三維立體圖像的形式展現(xiàn)，隨后在模型上，可以與建筑構(gòu)件形成互動性的可視化行為與效果，為建筑物設(shè)計與建設(shè)提供更加直觀的表示[1]。

（2）信息完備性。在建筑工程使用BIM技術(shù)期間，其保護(hù)建筑工程建設(shè)的各種信息資料，進(jìn)而完成對所建設(shè)對象完整信息的描述和展現(xiàn)。

（3）優(yōu)化性。對于一些復(fù)雜項目實施而言，可以結(jié)合BIM技術(shù)和其相關(guān)的各種優(yōu)化工具來實現(xiàn)復(fù)雜工程的優(yōu)化和簡化，進(jìn)而加快這些復(fù)雜工程的建設(shè)進(jìn)度[2]。

（4）協(xié)調(diào)性。在BIM技術(shù)使用中，建筑物前期設(shè)計里可以結(jié)合三維立體圖像來完成各種專業(yè)問題，如碰撞問題，實現(xiàn)工程問題的有效協(xié)調(diào)與處理。

（5）模擬性。有些工程在現(xiàn)實施工期間不可進(jìn)行操作，而結(jié)合BIM技術(shù)可以在虛擬空間中來完成這些難以實際操作的工程，進(jìn)而來確定更加合理的施工方案，減少施工成本的投入和支出，保障施工的順利實施[3]。

（6）關(guān)聯(lián)性。如果在所建立的模型中發(fā)現(xiàn)工程建設(shè)存在相關(guān)問題，則只需要將由BIM技術(shù)建立的模型中相關(guān)參數(shù)進(jìn)行改變，就可以優(yōu)化和更改整個信息數(shù)據(jù)庫中的各項參數(shù)，進(jìn)而實現(xiàn)整體工程的優(yōu)化設(shè)計。

2 BIM技術(shù)在市政給排水管線設(shè)計中的實際應(yīng)用

2.1工程實例分析

我國某市政管網(wǎng)建設(shè)工程為保障BIM技術(shù)的實踐價值，設(shè)計規(guī)劃總長度為1068m的、多個專業(yè)領(lǐng)域的地下沿線管線設(shè)計，并根據(jù)BIM技術(shù)模型來實現(xiàn)整個工程的設(shè)計要求。

（1）軟硬件配置情況。為了全面開展以BIM技術(shù)為主的工程管線設(shè)計與建設(shè)，工程采取Windows8計算機(jī)系統(tǒng)和相關(guān)BIM技術(shù)軟件，其包含管網(wǎng)建模和CAD圖紙輸出的Revit2015來用于工程碰撞檢測和進(jìn)度模擬，以及漫游動畫的Navisworks Manage2015，以此來用于工程量統(tǒng)計的廣聯(lián)達(dá)GMA，用于成本預(yù)算的廣聯(lián)達(dá)GBQ4.0，設(shè)計BIM技術(shù)應(yīng)用框架，如圖1所示。

（2）模型建設(shè)。技術(shù)人員需要在之前選擇適當(dāng)?shù)捻椖繕影濉⑤S網(wǎng)和創(chuàng)建標(biāo)高，同時需要進(jìn)行中心文件和工作集的建設(shè)，并結(jié)合工程特點構(gòu)建BIM道路模型。在具體給排水管線模型設(shè)計中，首先需采取Revit軟件進(jìn)行二維圖紙的再如，隨后結(jié)合CAD底圖在平面視圖內(nèi)部進(jìn)行管道的繪制和應(yīng)用，選擇管材、管徑和管長等信息，各個管道之間的自動連接需要采取軟件內(nèi)部的“自動鏈接”功能實現(xiàn)。在實際設(shè)計中，需要對雨水管道、污水管道等一些重力管道的坡度進(jìn)行重點關(guān)注和設(shè)置，隨后利用手動設(shè)置相關(guān)參數(shù)和功能，結(jié)合“視圖”和“平面”、“立面”、“剖面”等開展同步建模操作，以此進(jìn)行更加精準(zhǔn)的管道定位就可進(jìn)行各項設(shè)計的全面推進(jìn)。其具體的設(shè)計還需構(gòu)建新的構(gòu)件數(shù)據(jù)庫，結(jié)合其各種構(gòu)件的特點開展BIM模型的優(yōu)化與調(diào)整，創(chuàng)建施工信息和BIM-4D模型。

（3）施工信息和BIM-4DD模型的創(chuàng)建。在現(xiàn)實的BIM模型中其具備大量的城市地下市政管網(wǎng)建設(shè)工程信息內(nèi)容，但是在國內(nèi)的相關(guān)工程量計算與BIM技術(shù)規(guī)則之間存在一定的差距，因此為了更加良好的進(jìn)行成本控制，在設(shè)計環(huán)節(jié)的施工信息中，需要建立基于我國國內(nèi)進(jìn)行自主研發(fā)的分析軟件，開展對工程量計算與統(tǒng)計的針對性操作，如采取的廣聯(lián)達(dá)或者Project等相應(yīng)的定額庫信息等。而BIM-4D模型的建立，則需要結(jié)合BIM模型和具有4D功能的軟件進(jìn)行信息整合，以此將該進(jìn)度數(shù)據(jù)和3D模型進(jìn)行全面這個，由此可以創(chuàng)建4D施工模型并開展4D虛擬模型的建立，該模型可以為地下市政管網(wǎng)建設(shè)提供更加真實和有效的服務(wù)，具體的施工建設(shè)也可以根據(jù)BIM技術(shù)的相關(guān)指導(dǎo)進(jìn)行快速施工，體現(xiàn)BIM技術(shù)的實際應(yīng)用價值。

（4）BIM模型的優(yōu)化和調(diào)整。為了全面優(yōu)化和調(diào)整BIM模型，需要首先實施碰撞分析，該工程選擇軟件Navisworks Manage，該軟件具備可以整合完整的項目模型、實時可視化和有著較高精確度等優(yōu)勢，并且由此可以針對性的建立特征集合，創(chuàng)建設(shè)計和施工規(guī)范，也就是可以保障碰撞分析的精度和效率。而在具體的碰撞分析中，需要將Revit軟件中的NWC格式文件導(dǎo)出，將碰撞分析應(yīng)用軟件載入，以此來進(jìn)行碰撞分析后得到碰撞報告，具體的模型沖突檢測可以采用軟件內(nèi)部的ClashDetective功能，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)各種碰撞系統(tǒng)的類別、類型等信息，進(jìn)而實現(xiàn)各種系統(tǒng)的初步和全部排查，同時各種碰撞點的實際信息也可以報告的形式進(jìn)行展示，確定整個系統(tǒng)中存在71個碰撞點。隨后結(jié)合這些碰撞點的修改來開展進(jìn)一步優(yōu)化處理。在此期間需要注意的是，碰撞點的定位可以基于碰撞元素ID的手動輸入實現(xiàn)，具體的優(yōu)化可以結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求，并且遵循“可彎曲管線讓不易彎曲管線、分支管線避讓主干管線、壓力管線避讓重力自流管線、小管讓大管”的避讓基本原則來逐個實現(xiàn)全部碰撞點的優(yōu)化與修改。

2.2應(yīng)用意義

在現(xiàn)階段的市政工程建設(shè)過程中，BIM技術(shù)被廣泛應(yīng)用，并且該技術(shù)以其可視化和協(xié)同設(shè)計等優(yōu)勢被逐漸重視，尤其是在市政給排水管線工程設(shè)計中，有著更加明顯的使用效果[4]。另外對于相關(guān)施工單位在實際工程建設(shè)期間，利用BIM技術(shù)不僅可以提升整個市政工程的設(shè)計質(zhì)量和施工質(zhì)量，同時也可在保障質(zhì)量的同時提升企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而提升企業(yè)在工程市場中的競爭力。并且在目前市政給排水管線設(shè)計過程中，以BIM技術(shù)為中心，可以根據(jù)BIM技術(shù)所使用的三維信息軟件與計算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)，對給排水管線的設(shè)計情況和布置情況進(jìn)行自動總結(jié)與分析，進(jìn)而結(jié)合所分析的數(shù)據(jù)來對管網(wǎng)設(shè)計中的各項參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)計算，如排水管材的用量、管徑的大小、設(shè)備的應(yīng)用數(shù)量和種類以及類型等關(guān)鍵內(nèi)容，進(jìn)而結(jié)合其所計算的數(shù)據(jù)來對施工流程加以優(yōu)化，為后續(xù)相關(guān)工程施工與建設(shè)的順利性和有效性奠定重要基礎(chǔ)。

2.3應(yīng)用效果

2.3.1提升管線工程計算的精準(zhǔn)度

在市政工程建設(shè)中，與傳統(tǒng)二維統(tǒng)計計算法相比，將BIM技術(shù)合理的運用到管線設(shè)計中，根據(jù)其技術(shù)的可視化、協(xié)調(diào)性和優(yōu)化性等特點，可以保障其各種計算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并可達(dá)到以下幾點效果。

（1）根據(jù)管線設(shè)計工程表中的各項數(shù)據(jù)，如管道的長度、管道的直徑等，管線相關(guān)設(shè)計人員可結(jié)合這些數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)的計算管線工程量，進(jìn)而進(jìn)行管道合理的分類[5]。

（2）技術(shù)設(shè)計人員可結(jié)合相關(guān)管線的數(shù)據(jù)，建立科學(xué)的虛擬模型，并且根據(jù)對模型的反復(fù)試驗運行情況找到可能出現(xiàn)的各種問題，進(jìn)而設(shè)計出更加合理的預(yù)防措施。

（3）管線的設(shè)計人員可以更加良好的利用管線運行等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行各個管線之間的碰撞檢查，并且結(jié)合相關(guān)問題對各種管線的運行參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)整，提升管線的運行效率。

（4）設(shè)計人員可以構(gòu)建更加合理的管線模型，并結(jié)合給水管線與排水管線的運行特點，不斷改進(jìn)設(shè)計方案，有效減少管線滲漏等現(xiàn)象的發(fā)生，降低維修、更換管道等狀況的幾率，以此來促進(jìn)管線更加穩(wěn)定的運行和應(yīng)用[6]。

2.3.2構(gòu)建完整的管線三維模型

結(jié)合《市政工程BIM設(shè)計應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)內(nèi)容可以了解到，設(shè)計人員可以通過對于該技術(shù)運用的合理性和信息的完備性、可視化和優(yōu)化性等特點，根據(jù)管線節(jié)點處的水流量來做好節(jié)點的設(shè)計工作，以此來構(gòu)建更加完整的管線三維模型，提升給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)的整體運行效率。如結(jié)合BIM技術(shù)的可視化特點，更加清晰的了解管線節(jié)點的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且結(jié)合具體的實施情況對節(jié)點設(shè)計方案進(jìn)行有效優(yōu)化處理，保障整個給排水系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定，提升運行效率，為城市給排水系統(tǒng)的應(yīng)用效益提升構(gòu)建良好的條件。

2.3.3模型的主要應(yīng)用

在建立上述管線完整的三維模型基礎(chǔ)上，其可以應(yīng)用在兩個方面。

（1）碰撞檢查。在所建立的三維立體化模型基礎(chǔ)上，相關(guān)設(shè)計人員可以結(jié)合其系統(tǒng)中包含的碰撞檢查功能來分析管線設(shè)計方案內(nèi)容，檢查其布局是否合理，隨后將管線數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一調(diào)整。同時在實際工程建設(shè)期間，一般會發(fā)生設(shè)計沖突的區(qū)域就是燃?xì)夤芫€，或者一些已經(jīng)建設(shè)完成的通信管道、電力管道或者道路交叉口位置的污水井等設(shè)施，因此在發(fā)生這種問題時，需要安排專業(yè)的施工人員進(jìn)行檢查，以專業(yè)的技術(shù)來排除沖突和故障，保障后續(xù)施工順利進(jìn)行。

（2）擬定施工方案的幫助。BIM技術(shù)所生成的管線模型精準(zhǔn)度極高，結(jié)合其模型的設(shè)計來進(jìn)行碰撞分析可以得到最準(zhǔn)確的結(jié)論，由此設(shè)計人員可以將其作為施工基礎(chǔ)參考，確定施工計劃的合理性，特別是在地下管線的施工設(shè)計上更加應(yīng)當(dāng)以碰撞分析的結(jié)果為基礎(chǔ)。主要是由于地下管線施工作業(yè)期間，施工人員難以檢查周邊已經(jīng)建成的管線，因此需要結(jié)合BIM技術(shù)所創(chuàng)設(shè)的三維影響來分析周圍管線的布置情況，提前做好防護(hù)措施，避免出現(xiàn)管線損壞等問題。

3結(jié)語

綜上所述，隨著市政工程的建設(shè)力度和數(shù)量在逐漸增加，BIM技術(shù)的應(yīng)用效果也在逐漸提升，其以本身多種技術(shù)特點，如可視化和可優(yōu)化等，不僅能夠隨時查找相關(guān)工程的信息內(nèi)容，并且可結(jié)合這些內(nèi)容更加準(zhǔn)確和高效的找到工程設(shè)計中存在的各項問題，由此對項目建設(shè)的進(jìn)度進(jìn)行優(yōu)化處理，使各種工程的設(shè)計質(zhì)量得以全面保障。

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作者簡介：徐敏（1993-），女，山東陽谷人，漢族，工程師，碩士研究生學(xué)歷，環(huán)境工程專業(yè)，主要從事BIM設(shè)計、給排水設(shè)計工作。