BIM技術(shù)在市政道路給排水設(shè)計中的應(yīng)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(shè)計與建造領(lǐng)域的數(shù)字化建模技術(shù)，可顯著提升項目設(shè)計效率、增強管理水平和優(yōu)化全生命周期協(xié)作水平。隨著BIM技術(shù)應(yīng)用范圍的持續(xù)拓展，深圳市對加快推進BIM技術(shù)應(yīng)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(shù)。在此背景下，BIM技術(shù)深度融入了該市市政給排水設(shè)計領(lǐng)域并引發(fā)技術(shù)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(tǒng)闡述BIM技術(shù)在管線綜合優(yōu)化與地下隧道三維協(xié)同設(shè)計中的具體應(yīng)用。

BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是以多維動態(tài)信息建模為核心的數(shù)字化技術(shù)體系，可貫穿工程設(shè)計、施工建造及運維管理的全生命周期，其本質(zhì)是通過數(shù)據(jù)整合與流程優(yōu)化實現(xiàn)工程全生命周期的協(xié)同管理。BIM技術(shù)具備多維數(shù)據(jù)集成能力，可廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計、方案決策、施工及運維管理等環(huán)節(jié)。其核心優(yōu)勢在于構(gòu)建實時更新的信息數(shù)據(jù)模型，提升設(shè)計精度，提高施工效率與項目管理水平。近年來，BIM技術(shù)在市政道路給排水設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用日趨成熟，主要模型類型包括：

1）設(shè)計與施工圖模型。基于幾何參數(shù)構(gòu)建基礎(chǔ)功能框架。2）設(shè)計協(xié)調(diào)模型。支持多專業(yè)沖突檢測與協(xié)同優(yōu)化。3）專項目標分析模型。集成地形、道路等地理信息數(shù)據(jù)，針對內(nèi)澇風(fēng)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(shè)計復(fù)雜工況，BIM技術(shù)可集成水力仿真軟件、水質(zhì)模擬工具及計算流體力學(xué)（CFD）分析平臺，實現(xiàn)智能設(shè)計優(yōu)化。

2 BIM技術(shù)的設(shè)計優(yōu)勢分析

2.1協(xié)同設(shè)計

市政道路給排水設(shè)計涉及主次干路改造，需統(tǒng)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(guān)系復(fù)雜。傳統(tǒng)管道綜合依賴二維圖紙比對，需反復(fù)協(xié)調(diào)且效率低下，易因?qū)I(yè)間信息不同步導(dǎo)致施工階段管線碰撞，增加工程成本與工期進度控制風(fēng)險。

BIM技術(shù)基于三維可視化協(xié)同平臺，通過多專業(yè)數(shù)據(jù)共享與實時碰撞檢測，顯著提升了設(shè)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(tài)優(yōu)化布局2。以某市政道路工程為例：BIM系統(tǒng)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(shè)計人員可依據(jù)檢測報告調(diào)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(yōu)勢體現(xiàn)為：1）協(xié)同性?？鐚I(yè)數(shù)據(jù)互聯(lián)，消除信息孤島，打破傳統(tǒng)分段設(shè)計壁壘。2）預(yù)見性。碰撞檢測能精準定位沖突點，可規(guī)避 90% 以上的施工沖突。3）迭代性。模型參數(shù)聯(lián)動更新，支持設(shè)計一施工一運維全周期追溯。

2.2智能設(shè)計

市政道路、片區(qū)路網(wǎng)給排水設(shè)計前期需要結(jié)合具體情況進行校核計算。相較于傳統(tǒng)計算模式，BIM技術(shù)通過深度集成地理信息系統(tǒng)（GIS）與水力仿真工具，整合市政排水設(shè)施分布、地形特征、土地利用類型等城市地理數(shù)據(jù)，并基于多元信息耦合分析，從而實現(xiàn)極端氣候條件下排水系統(tǒng)的三維動態(tài)效能模擬與推演。該項功能有效解決了傳統(tǒng)設(shè)計輔助工具存在的弊端，使設(shè)計成果具備更強的直觀性，且能精確地展示出各關(guān)聯(lián)要素之間的相互作用，達成給排水的智能設(shè)計4。例如，在市政道路海綿設(shè)計上，通過流量及水質(zhì)的模擬可判斷海綿設(shè)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(qū)排水系統(tǒng)在洪水和暴雨等極端氣候條件下是否存在內(nèi)澇風(fēng)險。圖1為鴻業(yè)暴雨排水系統(tǒng)模擬的道路淹水范圍，圖2為東莞某街箱涵在暴雨重現(xiàn)期10a情況下雨水排放的動態(tài)演示。由圖2可以看出，BIM模擬包括了地形、路網(wǎng)、管網(wǎng)、河渠水文等信息，通過水力過程模擬，可判斷出內(nèi)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(shè)計

3.1 工程背景

前海八單元片區(qū)定位為粵港澳大灣區(qū)山海人文城市客廳。該區(qū)域匯集世界級公共文化資源，旨在打造具有中國氣韻的現(xiàn)代化大灣區(qū)地標。為實現(xiàn)這一城市發(fā)展戰(zhàn)略目標，需統(tǒng)籌建設(shè)交通、能源、排水等基礎(chǔ)設(shè)施，確保區(qū)域公共服務(wù)建設(shè)完備，形成完善的城市道路體系，打造高品質(zhì)城市形象，促進片區(qū)繁榮發(fā)展。2023年，當?shù)貑拥囊黄诠こ毯w6條城市支路，包括2條地下—地面復(fù)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(shè)施工程。該項目旨在完善區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為深圳博物館、一丹中心等重點地塊提供市政配套服務(wù)，為片區(qū)活力營造提供基礎(chǔ)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(shè)工程BIM標準體系》，如圖3所示。該體系由技術(shù)標準與應(yīng)用標準構(gòu)成。1）技術(shù)標準，主要包括《交通建設(shè)工程數(shù)據(jù)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(shè)工程信息傳遞標準》3個標準，主要針對軟件開發(fā)人員，確保工程各參與單位的數(shù)據(jù)互通性。這也是交通建設(shè)工程BIM標準體系的核心標準。2）應(yīng)用標準，按設(shè)計、施工、運維3階段編制，涵蓋道路、橋隧、管廊等專業(yè)模型交付規(guī)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(gòu)件幾何參數(shù)與安裝需求?！妒姓缆饭芫€工程信息模型設(shè)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(shè)計、施工圖設(shè)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(shù)較傳統(tǒng)二維設(shè)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(yè)組協(xié)同工作的共同平臺。這個平臺兼容了各專業(yè)的主要設(shè)計軟件，包括主流設(shè)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(yīng)用于市政道路的主流BIM設(shè)計平臺包括A（Autodesk）B（Bentley）和C（Catia）三大平臺。A平臺功能插件、設(shè)備模型庫豐富，為市場上的主體平臺，主要適用于工業(yè)與民用建筑；B平臺專業(yè)工程類型兼容性強，支持模型格式轉(zhuǎn)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(lǐng)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(yè)。該項目BIM設(shè)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(shù)路線，初步設(shè)計與施工圖階段采用“管立得—ORD\"技術(shù)路線。道路、綠化等專業(yè)采用Bentley直接建模。針對B平臺在給排水專業(yè)上存在檢查井和管道連接效率不高的問題，可以通過廣聯(lián)達的管立得軟件轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)，Bentley-ORD通過讀取管立得軟件管道字段的起點節(jié)點編號、終點節(jié)點編號、起點內(nèi)底標高、終點內(nèi)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(yè)BIM成果集成至鴻業(yè)鴻城平臺，成果可單獨匯報。

3.3管道綜合設(shè)計

市政道路給排水協(xié)同設(shè)計主要是管道綜合設(shè)計。傳統(tǒng)CAD設(shè)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(shù)從是否碰撞以及是否不滿足規(guī)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(shè)計師可根據(jù)報告及時、動態(tài)地調(diào)整管線布局，減少施工變更，保證了管道綜合設(shè)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(jié)語

從BIM技術(shù)在前海八單元市政道路給排水設(shè)計中的應(yīng)用實踐可以看出，BIM技術(shù)在市政給排水設(shè)計中主要呈現(xiàn)三大核心價值。1）三維協(xié)同設(shè)計：通過可視化模型實現(xiàn)跨專業(yè)實時碰撞檢測，施工變更率大幅降低。2）智能分析優(yōu)化：集成GIS與CFD工具，暴雨內(nèi)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(shè)計成果合規(guī)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(shè)計產(chǎn)品，但平臺間數(shù)據(jù)兼容性不足仍是主要的技術(shù)瓶頸。隨著BIM技術(shù)的成熟度日益提高，廣聯(lián)達等綜合平臺的開發(fā)，各軟件也會逐漸完善，未來BIM正向設(shè)計必將成為市政工程的主流模式。建議進一步推動行業(yè)標準統(tǒng)一與軟件接口開放，以進一步釋放BIM技術(shù)的全生命周期管理潛力。

參考文獻

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