BIM技术在市政道路给排水设计中的应用

吴 静

(山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030000)

0 前 言

BIM是现阶段较为典型的模型技术，利用BIM技术提供的重要数据，能够充分了解和掌握项目建设内容。市政给排水工程设计中，利用BIM技术能够展现不同要素间的联系，保证信息共享。为将项目落到实处，需全面了解项目的生命周期，做到科学决策。而BIM技术可满足上述工作要求，推动市政道路给排水工程的高效开展。

1 BIM技术

BIM技术是在三维数字化技术基础上构建的立体信息模型，可真实直观地反映建筑工程具体情况，实现三维模拟演练，为建筑工程设计、施工及管理提供可靠依据。现阶段建筑领域内使用的BIM软件，以Ar-chiCAD，Revit这两种为主。将BIM技术应用到市政道路给排水设计工作中，能够对现场环境进行详细分析和掌握，预测可能出现的问题并加以控制，完善设计方案，同时通过三维建模，能够对施工过程予以模拟，准确把控各环节作业情况，及时提出疑问，以保障施工的合理性，减少设计变更。在BIM技术应用下，能够有效降低市政道路给排水工程的复杂性和难度，增大安全系数，保证工程顺利落实的同时改善城市内部现有的给排水管网结构。

2 应用优势

2.1 仿真设计

在市政道路给排水设计中，仿真设计能够直观地将设计成果展现在工作人员眼前(见图1)，通过仿真模拟演练，了解后续施工的具体情况，并找出其中的问题加以调整和优化，消除隐患，推进后续实际作业的顺利进行。在BIM信息模型中涵盖较多信息内容，这为分析模拟提供了一定的数据支持，加强信息模型构建的完善性、科学性，提高设计工作效率，进而为市政道路给排水工程建设提供支持和帮助。同时在仿真模拟推动下，能够降低管道处理的复杂性，推动工程作业的有效开展，提高建设效率。

2.2 可视化功能明确设计意图

传统设计工作中，多是通过二维空间图纸编制为施工作

图1 仿真设计

业提供指导，修改工作也是在二维图纸中进行的，如此就会因为内容上连接性不强，而导致修改后的图纸存在不匹配的情况，降低了工程的建设质量。而使用BIM技术后，在三维模型内可进行整体结构的调整和优化(见图2)，增强设计工作的可靠性，保证图纸设计的质量。同时，在BIM作用下，工作人员还能够明确掌握设计的主旨内容，且根据现场情况开展分析，为后续工程项目的落实提供保障。在城市发展中，市政道路及各排水工程建设的复杂性不断增强，周边存在的影响因素种类增多，借助BIM可视化功能，可对施工区域予以全面分析和了解，参照设计内容展开专业探讨，从而促使施工作业的顺利落实，提高工程的建设质量。

图2 创建三维模型

2.3 协同设计

市政道路给排水设计因受到城市发展等因素的影响，社会对其要求有所提高，设计难度增加，涉及内容越来越繁杂。为提高设计水平，有必要将BIM技术应用其中，利用协同设计功能，做好信息数据的收集和处理，加强部门间的沟通与交流，从而更好地推动设计活动的开展，打造高品质的市政给排水工程。在BIM技术应用下，设计人员能够准确了解设计内容，在模型内完成设计更改作业且设置相应权限，避免操作失误。再者，可及时对相关参数数据加以分析和修改，针对不同专业，安排不同设计人员展开检查核对，确保设计内容的有效性、科学性。

2.4 参数设计

在BIM技术支持下，设计人员能够结合相同数据库和建模软件，对设计内容进行自动化审核和分析，对于不符合标准的数据参数，予以自动化修改和处理，有效提升设计水平。在参数修改中，软件系统会展开协调处理，在不影响各项设施运转的前提下，完成设计活动，降低意外问题出现的几率。同时在BIM技术作用下，一个参数的调整，与之相关联的参数也会重新计算，有效降低了设计难度。

2.5 数据统计

以往在市政道路给排水设计中，多是利用断面法对工程量数据进行估算的，该方法时间消耗长、偏差大、错误率高，使得整个工作复杂性大大提升。而在BIM技术作用下，能够直接通过模型中的集合数据开展精准化计算和评估工作，准确掌握总工程量和各环节工程量参数，并将其直观展现出来，便于后续工作的开展。BIM技术有效解决了人工核算带来的各类问题，避免了偏差与失误的产生，在提高设计质量的同时，也为后续工程作业提供了坚实的保障。

3 市政道路给排水设计中BIM技术的应用

BIM技术是在三维数字技术基础上研发的新技术，将其应用于市政道路给排水设计中，务必高度重视模型建设。采集有价值的数据信息，在分析后合理应用，创建BIM模型。

3.1 在管线综合优化中的应用

市政道路给排水工程设计具有较强的系统性和复杂性，且工程中涵盖大量地下隐蔽工程，工程涉及到电力、天然气和管道等诸多系统，与给排水系统交替铺设。在工程设计中也需要考虑多个因素，设计人员需保证排水系统管线的独立性，防止系统布设影响其他系统的运行，为后期维护施工提供便利条件。应用BIM技术能够更加生动直观地展现地下管线的三维位置与分布情况，协助设计人员全方位掌握地下管线间的交叉概况和相隔距离，防止对其他系统的平稳运行造成影响，为设计人员调整管线设计打下基础。

3.2 在参数设计方面的应用

丰富的数据参数是BIM建模的重要基础，设计人员可利用BIM技术创建建筑工程三维模型，计算工程量明细和水力等重要指标。如设计人员调整工程参数，软件可自主调节其他相关参数，弥补传统设计中的不足。如在市政道路给排水设计中，平面位置参数的变化对空间数量参数具有显著影响。合理利用BIM技术更新工程量明细，可缩短统计时间，保证统计的准确率和时效性，不断完善设计方案。

3.3 在数字建模方面的应用

在给排水工程中应用BIM技术建模时，需要明确管道的主要类型，收集现有管线的重要资料，了解管线的基本信息，并以此为基础建立三维数字模型，且加强模型的可视化和碰撞检测。根据实际对交叉管线做好优化控制。合理分类不同类型和属性的材料，注重数据统计的准确性，提高数据统计的效率，及时预防和消除安全隐患。

3.4 在施工模拟方面的应用

给排水工程与普通建筑工程相比，是典型的地下隐蔽工程，施工环境尤为复杂，存在诸多不确定因素。应用BIM技术能够实现施工过程和管道分布的可视化模拟，引入不同的时间维度，以此协助工作人员完善施工进度安排，加强工程规划的科学性。同时也可加强分包工程间的协调配合，提高工程的施工效率。

3.5 管线碰撞分析

BIM技术可实现碰撞试验，在碰撞试验的过程中可协助设计人员认真分析管线布局是否合理，这也是BIM技术的关键功能。碰撞试验后可生成报告，设计人员分析报告后方可总结管线设计中的不足，作出合理调整和修改，不断优化管线布局方案，增大空间利用率(见图3)。碰撞检测可相对准确地检测到管线设计的遗漏问题，优化管线性能。

图3 管线碰撞分析

3.6 管线设计出图

BIM技术能够导出模型，设计人员在完善设计方案后，便可借助BIM落实管线出图工作，从而形成较为完整的设计图。施工人员应利用图纸，依据工程施工概况调整施工模式，优选施工方案，保证工程作业的效率。设计人员也要结合时代发展概况确定设计理念，深度了解和掌握BIM技术的主要特点，明确技术应用的主要方法，且不断更新设计内容，保证设计方案的科学性与合理性。BIM技术也可为排水工程周围建筑模型的构建创造有利条件，设计人员可在分析周围建筑分布的前提下，调整管线设计方案，规避重要建筑物，以此降低由于后续设计变更投入的工程成本。

4 BIM技术在项目中的应用实例

4.1 项目概况

某市政道路标段工程设计全长280.145 m，道路规划宽度为50 m，是城市的主干道，两侧铺设雨污水管道和雨水管道。调查发现，该工程具有十分显著的生态环保设计优势。

4.2 给排水BIM模型构建

1)协同方式。BIM技术应用于给排水模型的创建中，要明确协同设计的主要模式。当前，协同设计主要采取链接模式和工作集模式。工作集基于中心文件，在一个平台完成建筑、结构和机电设计专业的各项工作，每个设计师均可查看其他人员的设计概况，但是该人员只有查看权，无编辑权，以防止设计人员随意修改设计图纸，为协同工作创造条件。链接模型是在给排水模型中，链接建筑模型和结构模型，在复制和监视功能的支持下，获取梁柱等重要结构的标高，避免重复建模，依据链接模型预留孔洞。若链接模型发生变化，则仅需重新链接修改后的模型，全面增强团队的协同性，减少工作量。

2)创建项目样板。协同设计中创建项目样板尤为重要，若软件自带样本不能高度顺应设计要求，可利用自建模型加以调整，确保样本的可靠性与科学性。建立样本的过程中，务必严格遵照既定的标准与要求，减轻工作人员的工作压力，满足设计图纸的要求，注重样本的通用性。

3)建立给排水模型。该项目中主要应用Revit软件与鸿业插件，设计人员一方面可了解管线的走向与排列，另一方面也可统计管线和管材的数量。在BIM技术的基础上，构建三维模型，确定管线中的不合理之处，做好修订和优化处理，降低材料损耗的同时，严格把控项目的建设进度。

4.3 碰撞检查

施工前需完成碰撞检测，明确工程设计中的问题，及时作出优化调整。二维平面设计中，平、立、剖面图设计不一致是较为常见的问题，该类问题会使构件发生碰撞，甚至引发返工问题，对工程的施工进度产生较大的影响，降低材料利用率。BIM的应用可及时检查设计中的不足，防止后期返工，确保工程建设满足设计要求。

项目碰撞可分为硬碰撞与软碰撞，前者主要指构件间的碰撞，又可分为专业间碰撞和专业内碰撞。专业内碰撞与设计师失误有着密切的关系，专业间碰撞则与设计师沟通不畅有关。软碰撞是构件间距小于规定要求产生的碰撞点。依据专业划分，碰撞检查主要分为多专业碰撞检查和单专业碰撞检查两种形式。前者指建筑、结构和机电两个以上的专业碰撞检测。后者则是某一专业的碰撞检测，确定碰撞点。单专业碰撞检测发挥着重要作用，可为多专业检测扫除障碍。

5 BIM技术在市政给排水设计中的问题及对策

5.1 硬件要求十分严格

BIM技术建模中需要大量的参数支持，设计中也产生了海量的数据信息，这对计算机硬件及软件设计提出了较高的要求。现如今，给排水设计软件主要是基于建筑BIM模型软件二次开发，每个专业分项工程数据库规模都相对较大，建模时也对计算机硬件提出了较高要求，需要专门配置计算机完成此项工作。

5.2 模型权限的问题

尽管BIM技术在不同专业和人员协同设计上的优势尤为明显，但是在集合形管线设计中，该技术在信息模型权限的获取与管理等方面依然十分复杂。有关专业权限的获取与授权需以平台为基础确认生效。为此，要不断优化模型权限设置，发挥设计模型的积极作用，合理调整模型的使用权限，从而解决当前存在的主要问题，提高设计质量。

5.3 专业技术人才不足

目前，很多给排水设计人员均以CAD软件组织开展设计工作，BIM技术应用不够全面，与设计人员的设计习惯和对BIM的熟悉程度有着十分密切的联系。此外，BIM建模技术的课程和教育培训明显不足，影响了BIM技术与CAD软件的有效结合。BIM技术专业人才建设方面存在着较为明显的问题。为此，有必要加强BIM专业知识与技能的培训，引导技术人员全面了解和掌握BIM建模技术，增强工作人员的业务能力，提升综合素质。这样在加强人才建设的同时，也可为后续各项工作的顺利进行创造有利条件。

6 结 语

我国城市化建设进程日渐深入，给排水工程现代化建设也对城市发展产生了较大影响。BIM技术应用于市政道路给排水工程，是科技发展的总体趋势。在给排水工程设计中需充分利用BIM技术和工程信息建模，制定完善的施工方案，组织开展工程分析工作，以更为生动、具体和直观的方式为使用者展示施工内容，规范现场作业，避免不必要资源和时间的消耗，指导给排水工程建设。

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