市政給排水管線設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用探討

張 璽

（中煤科工重慶設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，重慶 400020）

隨著我國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM等技術(shù)在實(shí)踐的過程中變得更加成熟，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于各個(gè)行業(yè)的設(shè)計(jì)和管理中。將這項(xiàng)技術(shù)與市政給排水管線的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行有效融合，不僅可以促進(jìn)各個(gè)部門之間的協(xié)同合作，還可以通過模型的構(gòu)建，對現(xiàn)有設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行審核，從而對不合理的內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并且制定針對性的措施，對問題進(jìn)行解決。在進(jìn)行模型構(gòu)建時(shí)，不僅可以對各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面提取，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的儲(chǔ)存和管理及整合應(yīng)用[1]。

1 市政給排水管線設(shè)計(jì)要求

市政工程屬于城市的基礎(chǔ)設(shè)施。這項(xiàng)工程的應(yīng)用質(zhì)量，對于區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生重要的影響。在進(jìn)行給排水管線設(shè)計(jì)時(shí)，主要是對城市內(nèi)部和周邊區(qū)域的污水及雨水、居民的生活和生產(chǎn)用水進(jìn)行全面收集。通過對這些水源進(jìn)行處理，促進(jìn)水資源的循環(huán)利用，還要保證所有的水源處于合理的排放狀態(tài)。這些設(shè)計(jì)內(nèi)容共同組成了給排水系統(tǒng)。這項(xiàng)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，與各行各業(yè)的生產(chǎn)及居民的日常生活有重要的聯(lián)系，屬于城市發(fā)展和建設(shè)過程中最基礎(chǔ)的設(shè)施。如果系統(tǒng)的功能不夠完善，或者現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度不足，就無法促進(jìn)水源的正常排放和高效利用，不僅會(huì)對周邊的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，而且會(huì)對城市居民的正常生產(chǎn)生活產(chǎn)生不良影響。居民生活污水和其他類型的污水經(jīng)過有效處理之后，可以進(jìn)行循環(huán)利用[2]。

在對給排水管線進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要構(gòu)建工業(yè)的廢水排放系統(tǒng)。因?yàn)樵谶M(jìn)行工業(yè)建設(shè)的過程中，各項(xiàng)生產(chǎn)都會(huì)產(chǎn)生一定的被污染的水源，如果沒有單獨(dú)構(gòu)建排水系統(tǒng)，這些已經(jīng)被污染的水源，會(huì)排入到生活污水管道中，增加了這種類型管道的運(yùn)行壓力，會(huì)導(dǎo)致此類排水管線系統(tǒng)在運(yùn)行期間出現(xiàn)設(shè)備老化和壓力管道破損等問題。因此需要單獨(dú)構(gòu)建工業(yè)類型的廢水排放系統(tǒng)，確保工業(yè)廢水能夠順利排放。在進(jìn)行生活污水排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要構(gòu)建專門的室內(nèi)排水系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)水源的正常排放，還要不定期地對現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)，才能提高設(shè)備的運(yùn)行水平。實(shí)際上現(xiàn)在大多數(shù)城市內(nèi)部都建設(shè)有污水處理廠，污水處理廠的運(yùn)行效果，代表了城市的環(huán)境保護(hù)質(zhì)量，屬于城市建設(shè)過程中最基本的公共類型設(shè)施。這種處理廠不僅可以對城市的污水排放量進(jìn)行有效管控，還可以減少對周邊自然環(huán)境的污染[3]。

對于給排水管線的設(shè)計(jì)來說，建立健全的排水管線，需要大量的資金投入，而且排水管道在使用的過程中，經(jīng)常會(huì)受到周邊環(huán)境的污染，會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部構(gòu)件的老化或者管道的破損等問題。在對原有的設(shè)施進(jìn)行改造和優(yōu)化時(shí)，各項(xiàng)工作的開展難度比較大。目前在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，中央已經(jīng)提出了更高的要求。地方政府需要構(gòu)建健全的法律法規(guī)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域也要按照出臺的法規(guī)要求，對現(xiàn)有的管線系統(tǒng)進(jìn)行完善和優(yōu)化。在對現(xiàn)有的應(yīng)急機(jī)制進(jìn)行完善時(shí)，需要保證機(jī)制內(nèi)容更加合理完整，一旦區(qū)域內(nèi)發(fā)生暴雨出現(xiàn)內(nèi)澇的問題，需要通過管線系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患問題，并且對問題進(jìn)行妥善處理。因此需要定期開展應(yīng)急演練等活動(dòng)，才能對突發(fā)性問題進(jìn)行妥善的解決[4]。

在進(jìn)行管線設(shè)計(jì)時(shí)，對各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，也存在較高的要求。因?yàn)檫@項(xiàng)設(shè)計(jì)工作的專業(yè)性特征比較強(qiáng)，要積極地利用一些現(xiàn)代高科技開展這項(xiàng)工作，促進(jìn)設(shè)計(jì)工作向著規(guī)范化和智能化等方向更好發(fā)展。在進(jìn)行管線設(shè)計(jì)和建設(shè)的過程中，城市的領(lǐng)導(dǎo)層需要提高對這項(xiàng)工作的重視程度，要做好各項(xiàng)活動(dòng)的組織和設(shè)計(jì)，并且將其作為緊迫的任務(wù)，確保各項(xiàng)活動(dòng)能夠順利開展，否則就會(huì)對城市的發(fā)展安全產(chǎn)生較大的影響。國家政府部門也要提高對這項(xiàng)工作的監(jiān)督力度，要對設(shè)計(jì)工作的實(shí)際開展情況進(jìn)行全方位的追蹤和管理。一旦發(fā)現(xiàn)某一部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容，與城市的實(shí)際運(yùn)行情況不符，需要與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行及時(shí)的溝通和交流，并且對不合理的內(nèi)容進(jìn)行全面的修改，才能構(gòu)建功能完善的給排水系統(tǒng)[5]。

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

這項(xiàng)技術(shù)主要是提供設(shè)計(jì)和管理的工具，所包含的工作范圍非常廣，不僅可以提供與工作相關(guān)的資料，而且可以通過自動(dòng)化的軟件，對資料進(jìn)行直接的調(diào)取和使用。這些資源并不是一成不變的，如果在開展相關(guān)工作時(shí)，需要最新的數(shù)據(jù)信息，可以對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步的更新。還可以利用這項(xiàng)技術(shù)，將工作中的所有數(shù)據(jù)信息，全面整合到一起，錄入到相關(guān)的軟件中，實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)的資源共享和協(xié)同合作[6]。

3 市政給排水管線設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用措施

3.1 做好設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

在開展設(shè)計(jì)工作之前，首先要做好前期的準(zhǔn)備工作，設(shè)計(jì)人員要對工程所在區(qū)域的自然環(huán)境和地理情況以及人文特點(diǎn)進(jìn)行全面的了解，要提取更加全面的數(shù)據(jù)信息，并且對區(qū)域內(nèi)的水源分布情況進(jìn)行深入的研究，才能為后續(xù)設(shè)計(jì)工作的開展，提供更加精確全面的數(shù)據(jù)資源。設(shè)計(jì)人員還要對給排水管線建設(shè)區(qū)域內(nèi)的天氣情況進(jìn)行全面的了解，設(shè)計(jì)人員可以與氣象部門的工作人員進(jìn)行密切的溝通和交流，明確區(qū)域內(nèi)的降雨量。在對地形和地貌特征及居民的居住情況進(jìn)行分析時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要因地制宜地制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。如果施工區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)，那么設(shè)計(jì)人員要對周邊的地形分布情況和污水廠的建設(shè)位置及河流的具體走向進(jìn)行全面的了解。設(shè)計(jì)人員在掌握這些數(shù)據(jù)信息之后，需要對各個(gè)管線的具體走向進(jìn)行合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，并且對BIM技術(shù)進(jìn)行高效的利用[7]。

3.2 構(gòu)建管網(wǎng)設(shè)計(jì)模型

在開展管道設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要構(gòu)建相應(yīng)的三維模型。要想提高模型的應(yīng)用價(jià)值，設(shè)計(jì)人員就需要進(jìn)一步利用一些智能化的設(shè)計(jì)軟件，構(gòu)建相應(yīng)的模型，并且對模型的功能效果進(jìn)行全面的分析，確保模型在使用時(shí)能夠發(fā)揮更大的作用。利用這些模型對系統(tǒng)進(jìn)行分類，可以通過對管線進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，提高管線的運(yùn)行質(zhì)量。首先設(shè)計(jì)人員需要構(gòu)建機(jī)械的模板，建設(shè)完成之后，要對管道類型進(jìn)行分析。并且根據(jù)不同類型的管道運(yùn)行需求，對其進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，從而構(gòu)建相應(yīng)的管道運(yùn)行系統(tǒng)。在進(jìn)行給排水管線設(shè)計(jì)時(shí)，主要是對雨水管和廢水管及污水管等管道進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。因?yàn)楦鞣N類型的管道在運(yùn)行期間，對系統(tǒng)的功能提出不同的需求。在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)管道的用途，對系統(tǒng)的功能進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。設(shè)計(jì)人員還需要根據(jù)管道的運(yùn)行需求，選擇不同的材料進(jìn)行管道的建設(shè)，并且對各種類型的管道進(jìn)行明確區(qū)分。例如可以對其進(jìn)行顏色的標(biāo)注，為后期統(tǒng)計(jì)工作的開展，提供更多的便利[8]。

上述相關(guān)工作完成之后，需要構(gòu)建功能完善的模型。在進(jìn)行模型建設(shè)時(shí)，需要對各種類型閥門設(shè)備和管件的結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行充分考慮。設(shè)計(jì)人員需要具體問題具體分析，對各項(xiàng)影響因素進(jìn)行全面考慮和控制。例如設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)給排水工程的具體特點(diǎn)和區(qū)域內(nèi)的實(shí)際情況，選擇相對應(yīng)的模型構(gòu)建方法，避免模型在使用的過程中，與實(shí)際建設(shè)情況不符，降低設(shè)計(jì)工作的開展質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)BIM系統(tǒng)的提示，對各個(gè)管道的高度和位置等參數(shù)進(jìn)行明確的標(biāo)注，進(jìn)一步提高模型的構(gòu)建水平[9]。

3.3 提高出圖的效率

智能化設(shè)計(jì)軟件的出圖功能比較完善。設(shè)計(jì)人員在對給排水管線進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的過程中，可以根據(jù)管線的實(shí)際運(yùn)行情況，將已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的方案直接打印，實(shí)現(xiàn)出圖的設(shè)計(jì)。并且結(jié)合管線的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，將其傳入到智能化的系統(tǒng)中，對現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案內(nèi)容進(jìn)行持續(xù)的完善和優(yōu)化，提高方案的應(yīng)用合理性。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行管線設(shè)計(jì)時(shí)，還要對這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行全面把握，并且結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)開展相關(guān)工作。設(shè)計(jì)人員還要根據(jù)時(shí)代的變化，對自身的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行全面更新，確保制作出來的設(shè)計(jì)方案應(yīng)用可行性更高。在對管線周邊的附屬構(gòu)筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員也可以利用這項(xiàng)技術(shù)開展相關(guān)工作。因?yàn)楦綄俚臉?gòu)筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)容更加復(fù)雜，在安裝時(shí)一旦某一個(gè)構(gòu)件的應(yīng)用存在問題，就會(huì)對管線的運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。因此設(shè)計(jì)人員需要充分利用這項(xiàng)技術(shù)，構(gòu)建虛擬的模型，對構(gòu)筑物的建設(shè)情況進(jìn)行模擬。在模擬的過程中，需要對不合理的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和改正，為后續(xù)構(gòu)筑物的實(shí)際建設(shè)提供有效的支持。

3.4 開展碰撞分析實(shí)驗(yàn)

在運(yùn)用BIM進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可開展碰撞分析實(shí)驗(yàn)，將對這項(xiàng)工作的完成效果產(chǎn)生促進(jìn)作用。在進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用時(shí)，需要將層作為設(shè)計(jì)的單元，從而對給排水專業(yè)涉及的集合作為統(tǒng)一單元，在智能化設(shè)計(jì)軟件中，導(dǎo)出相應(yīng)的模型，在模型中進(jìn)行碰撞分析時(shí)，不僅察看碰撞位置的圖片和ID及坐標(biāo)等參數(shù)，而且能夠生成完善的碰撞報(bào)告。在對報(bào)告的內(nèi)容進(jìn)行分析時(shí)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)更加直觀，提高了實(shí)驗(yàn)的開展便利性。而且在對各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行修改之后，可以對相對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)整。通過對其二次檢查，從而對各個(gè)區(qū)域可能出現(xiàn)的碰撞問題進(jìn)行及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和處理。在進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用時(shí)，還可以通過各個(gè)模塊的共同操作，減少不同類型管網(wǎng)的錯(cuò)漏和碰撞等問題。一旦排查出錯(cuò)誤的ID之后，可以對其中的沖突構(gòu)件進(jìn)行準(zhǔn)確的修改。在開展修改工作時(shí)，還需要嚴(yán)格遵循相應(yīng)的原則，首先要進(jìn)行主干管道和大管道的修改，其次進(jìn)行小管道和分支管道的修改。而且要先進(jìn)行大工程量的修改，修改完成之后，才能進(jìn)行小工程量的更改。在經(jīng)過多次的檢驗(yàn)之后，需要對各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合應(yīng)用，從而對現(xiàn)有的方案內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，降低沖突問題的發(fā)生幾率。

3.5 明確基坑的開挖位置

一般情況下在進(jìn)行給排水管設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)施工工期，對各個(gè)施工環(huán)節(jié)的建設(shè)時(shí)間進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。但因?yàn)檫@項(xiàng)工程的建設(shè)工期比較緊，各個(gè)施工環(huán)節(jié)的作業(yè)時(shí)間比較少，在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，不能沿用傳統(tǒng)的方法，對管線進(jìn)行調(diào)整。在對相關(guān)問題進(jìn)行處理時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以借助BIM技術(shù)，對管線進(jìn)行精確的定位，從而對基坑的開挖位置進(jìn)行快速準(zhǔn)確的查找。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)現(xiàn)有圖紙的內(nèi)容，結(jié)合數(shù)據(jù)模型及碰撞分析報(bào)告，對基坑的開挖位置進(jìn)行分析，同時(shí)還要對管線的分布情況及建設(shè)位置等參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的提取，從而對可能出現(xiàn)碰撞問題的具體位置進(jìn)行及時(shí)查找，在此基礎(chǔ)上對基坑的開挖作業(yè)位置進(jìn)行明確。

3.6 制定最優(yōu)的施工計(jì)劃

在對項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)不僅可以構(gòu)建相應(yīng)的管線模型，并且對管線的碰撞進(jìn)行分析，還可以為組織方案的設(shè)計(jì)提供有效的支持。對于這項(xiàng)管線的設(shè)計(jì)來說，地上管線和地下管線之間存在較大的差異，因?yàn)榈叵碌目臻g環(huán)境比較惡劣，施工人員難以對各個(gè)管線的建設(shè)位置和主要的類型準(zhǔn)確掌握，所以要積極地利用這項(xiàng)技術(shù)，為施工人員的具體作業(yè)提供相應(yīng)的支持。要明確不同類型管線的建設(shè)位置，還要對管線的基本運(yùn)行情況進(jìn)行全面的分析，才能進(jìn)一步提高工程建設(shè)的精確性。在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，還需要對施工時(shí)間進(jìn)行合理的安排，并且根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案內(nèi)容，將物料準(zhǔn)備充足，為各個(gè)環(huán)節(jié)的作業(yè)提供有效的支持。

3.7 實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)

一般情況下在對給排水管線進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，如果僅僅利用CAD設(shè)計(jì)軟件來開展相關(guān)工作，一些比較復(fù)雜的附加內(nèi)容，無法進(jìn)行全面地展示。本專業(yè)的設(shè)計(jì)人員，只能先將圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作完成之后，再與其他專業(yè)的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行及時(shí)地溝通和交流，從而對現(xiàn)有的圖紙內(nèi)容進(jìn)行持續(xù)完善。這在一定程度上增加了各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員的工作量，還會(huì)浪費(fèi)設(shè)計(jì)工作的時(shí)間。利用BIM技術(shù)開展相關(guān)工作，可以將所有專業(yè)的數(shù)據(jù)信息全部結(jié)合到一起。各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)人員在開展工作時(shí)，如果需要其他專業(yè)的數(shù)據(jù)信息，可以從智能化設(shè)計(jì)軟件中，對其進(jìn)行直接地調(diào)取和使用。設(shè)計(jì)人員在開展工作時(shí)，還可以隨時(shí)對智能化設(shè)計(jì)軟件中，涉及自身專業(yè)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行完善和更新，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)信息資源的實(shí)時(shí)共享，促進(jìn)各個(gè)專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行現(xiàn)代化城市建設(shè)時(shí)，市政類型的工程建設(shè)數(shù)量正在不斷增多，尤其是在進(jìn)行管道建設(shè)時(shí)，涉及內(nèi)容不斷增加。要想對管線進(jìn)行科學(xué)地設(shè)計(jì)和規(guī)劃，就要對原有的管線建設(shè)情況進(jìn)行全面的了解，在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保各項(xiàng)管線能夠順利運(yùn)行，避免出現(xiàn)沖突等問題。利用BIM技術(shù)開展這項(xiàng)工作，不僅可以提高設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和效率，而且能夠?qū)Ω黜?xiàng)內(nèi)容進(jìn)行完善，從而制作最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，為工程的順利建設(shè)提供有效支持。