王崇禎，馮文博，張巖

（中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司）

1 引言

市政管線施工時(shí)，由于場(chǎng)地狹小，拆遷量大，且地下管線復(fù)雜，常規(guī)的二維平面的設(shè)計(jì)方式因自身技術(shù)條件的限制，難以清楚地表達(dá)設(shè)計(jì)理念，容易出現(xiàn)諸多錯(cuò)、漏、碰、缺，既不能很好地滿足設(shè)計(jì)人員的需要，也不利于各專業(yè)間的數(shù)據(jù)匯聚，在與項(xiàng)目其他參與方溝通時(shí)產(chǎn)生諸多不便。在正常管線施工時(shí)，管線出現(xiàn)交叉碰撞往往采用有壓管道讓無(wú)壓管、支管避讓干線管、小口徑管避讓大口徑管、可彎曲管道讓不可彎曲管道、臨時(shí)管道讓永久管道的避讓原則。在此原則下，管線施工實(shí)際位置與設(shè)計(jì)圖紙不一致，存在誤差，且因市政工程“短、平、快”的建設(shè)性質(zhì)，利用BIM的信息技術(shù)“可視化”提前進(jìn)行圖紙復(fù)核將大大地減少信息傳遞過(guò)程中的丟失及重建，并能幫助所有工程參與者提高決策效率和正確性。

2 工程概況

絳溪三線為城市主干路，長(zhǎng)度約

9.954 km，城市道路紅線寬45m，項(xiàng)目屬于“短、平、快”的建設(shè)性質(zhì)；線路同步建設(shè)道路、雨水、污水、交安、照明、電力、自來(lái)水、燃?xì)?、通信、再生水等管線。管線布置位置工作面較小，管線集中，工期緊張，交叉作業(yè)多，協(xié)調(diào)難度大，存在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中協(xié)調(diào)性差、整體性不強(qiáng)等問(wèn)題。管線斷面布置見(jiàn)圖1。

圖1 管線綜合橫斷面圖

3 建筑信息模型（BIM）概念

隨著信息化的快速發(fā)展，基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理方式應(yīng)運(yùn)而生，BIM技術(shù)可為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工一體化提供良好的技術(shù)平臺(tái)和解決思路。BIM技術(shù)有別于目前的二維CAD設(shè)計(jì)，它以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，該模型是對(duì)工程項(xiàng)目相關(guān)信息詳盡、真實(shí)的表達(dá)。這樣的平臺(tái)不但加強(qiáng)了設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性、施工的可行性，而且把協(xié)調(diào)和整體的目標(biāo)貫穿建筑工程的整個(gè)周期。國(guó)內(nèi)外不少項(xiàng)目都進(jìn)行了實(shí)踐，并取得了良好效果（見(jiàn)圖2）。

圖2 BIM技術(shù)設(shè)計(jì)效果

項(xiàng)目在BIM技術(shù)上主要應(yīng)用體現(xiàn)在可視化、數(shù)據(jù)判誤、數(shù)據(jù)再利用自動(dòng)制圖及與其他技術(shù)接口等五大方面。

4 工藝流程和操作要點(diǎn)

項(xiàng)目采用BIM技術(shù)解決方案，搭建道路、涵洞、地質(zhì)、市政管線等模型，借助BIM可視化效果表現(xiàn)手段，對(duì)全線進(jìn)行BIM三維設(shè)計(jì)。從管線綜合圖紙復(fù)核、專業(yè)配合協(xié)調(diào)、設(shè)計(jì)變更協(xié)同、竣工圖制作等方面，革新傳統(tǒng)復(fù)核方法，使設(shè)計(jì)、施工方案與工程實(shí)際完美結(jié)合。

4.1 工作準(zhǔn)備

①配備高性能電腦，確保BIM技術(shù)上線的硬件設(shè)施齊全。

②建模人員分析梳理施工圖紙，保留必備資料，剔除冗余部分，保持與設(shè)計(jì)人員頻繁溝通；熟悉建模軟件，研習(xí)軟件教程，規(guī)范建模流程，避免重復(fù)工作。

人祭的犧牲者“大多是罪犯、戰(zhàn)囚(俘虜)與兒童”。這種人祭的方式甚至在世俗世界也還要有繼續(xù)，比如戰(zhàn)爭(zhēng)的時(shí)候，戰(zhàn)斗之前的祭旗就是人祭，祭品往往是敵人或叛徒。

4.2 骨架線設(shè)計(jì)

項(xiàng)目嘗試用Revit軟件實(shí)現(xiàn)，具體操作如下：

①通過(guò)CAD原始圖紙導(dǎo)出坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)文件為.XLS或.CSV的格式；

②處理數(shù)據(jù)庫(kù)文件，得出X，Y坐標(biāo)點(diǎn)與X，Y，Z坐標(biāo)點(diǎn)，并生成在井口位置的埋深信息值；

③在得出數(shù)據(jù)信息以后，采用Civil 3D的空間模型曲線的設(shè)計(jì)方式，分別完成地面線、埋深線；

④借助BIM軟件API接口，將勘察資料、圖紙資料直接轉(zhuǎn)化為三維模型，極大提升市政工程BIM建模效率。

4.3 模型構(gòu)建及組合

市政工程項(xiàng)目隱蔽工程較多，反復(fù)開(kāi)挖容易導(dǎo)致壓實(shí)度質(zhì)量波動(dòng)，回填不均。在施工前，如果圖紙梳理程度不夠，施工先后順序顛倒，易造成淺管先埋下，深管再挖開(kāi)；專業(yè)分包隊(duì)伍多，存在交叉施工，一旦出現(xiàn)錯(cuò)、漏、碰、缺，易導(dǎo)致窩工費(fèi)及工期延宕，提升項(xiàng)目成本。針對(duì)上述情況，一方面采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)景建模，實(shí)現(xiàn)工程概覽，航拍圖片可以處理成點(diǎn)云，進(jìn)一步構(gòu)建地模，借助Civil板塊進(jìn)行工程土方分析。對(duì)各構(gòu)筑物進(jìn)行分拆并構(gòu)建模型，進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，同時(shí)在建造過(guò)程中，借助revit軟件，對(duì)于個(gè)別重要、復(fù)雜施工部位，可精確模擬預(yù)演現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程，減少因施工順序、施工技術(shù)不合理造成的返工和浪費(fèi)。

4.4 碰撞檢測(cè)

模型按區(qū)塊分專業(yè)拼裝完成后，分析碰撞檢測(cè)的相關(guān)專業(yè)，為提高運(yùn)行速度，控制參考文件的深度，卸載無(wú)關(guān)部分。

碰撞檢測(cè)內(nèi)容：管道與管道，管道與給排水附屬設(shè)施（檢查井、閥門井、箱涵等），附屬節(jié)點(diǎn)與道路結(jié)構(gòu)層等，根據(jù)碰撞檢測(cè)結(jié)果調(diào)整工程設(shè)計(jì)。

對(duì)設(shè)計(jì)的調(diào)整，可以分為兩種類型，一種是BIM中直接調(diào)整，最后反饋到藍(lán)圖；另一種是在CAD中調(diào)整后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入BIM模型，重新進(jìn)行碰撞檢測(cè)。

4.5 渲染與動(dòng)畫(huà)制作

渲染內(nèi)容包括綜合管線各類型節(jié)點(diǎn)（內(nèi)部、外部、剖面、局部大樣），經(jīng)整理模型構(gòu)建邏輯，分析專業(yè)之間依托關(guān)系有助于分清建模工作的主次輕重，梳理模型的獨(dú)立性與關(guān)聯(lián)性。

設(shè)定路徑時(shí)，應(yīng)充分考慮總幀數(shù)與播放的關(guān)系，當(dāng)總幀數(shù)及每秒幀數(shù)確定后，路徑應(yīng)盡可能平滑，鏡頭轉(zhuǎn)換過(guò)渡平緩。

5 建模結(jié)果及效益

設(shè)計(jì)和施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)可使各個(gè)環(huán)節(jié)配合得更好，降低圖紙出錯(cuò)率、減少質(zhì)量事故、增加項(xiàng)目的透明度和可控性等。

5.1 設(shè)計(jì)階段

1）BIM能夠完成建筑概念設(shè)計(jì)、擴(kuò)初設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)

三維模型建立后，可以隨意生成平、立、剖三維圖紙，所以在圖紙修改過(guò)程中，設(shè)計(jì)師主要關(guān)注現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的要素，而不用維護(hù)平面圖、立面圖、節(jié)點(diǎn)圖等對(duì)應(yīng)關(guān)系，這大大減少了圖紙差錯(cuò)率。

2）虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)

施工之前的設(shè)計(jì)施工圖階段，利用BIM已進(jìn)行了虛擬施工體驗(yàn)，把可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤或問(wèn)題均解決了，對(duì)整個(gè)工程來(lái)講，付出的代價(jià)最低，這也是BIM的價(jià)值所在。

5.2 施工階段

①模型較為清晰地反映各專業(yè)設(shè)計(jì)方案之間的關(guān)系，體驗(yàn)了不同組裝架構(gòu)模型的可操作性與實(shí)用性。

②通過(guò)利用BIM模擬施工，在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)建筑施工過(guò)程，排除可能產(chǎn)生的問(wèn)題，對(duì)復(fù)雜的重要項(xiàng)目尤為適用。

③通過(guò)管線碰撞，進(jìn)一步解決了專業(yè)會(huì)簽后疏忽的小部分問(wèn)題。

④根據(jù)總裝模型，預(yù)判施工先后順序，在施工組織與管理中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，起到工程輔助優(yōu)化的作用。

⑤在模型構(gòu)建過(guò)程中，充分感受到協(xié)同工作的重要性，無(wú)論是建模還是設(shè)計(jì)，協(xié)同是避免“設(shè)計(jì)盲區(qū)”和“錯(cuò)漏碰缺”的重要手段。

⑥確保地下管線安全，避免因地下管線，在施工時(shí)修改設(shè)計(jì)，造成人、財(cái)、物浪費(fèi)，延誤工期，并為后續(xù)竣工圖提供有利保證。

⑦目前在市政管線方面，鴻業(yè)對(duì)平縱出圖及制圖效率仍然遠(yuǎn)超BIM；但對(duì)管網(wǎng)綜合，BIM提供了更好視角，在審核審定階段效率更高，同時(shí)建模完成后，BIM解決問(wèn)題的方式更能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的需求。

5.3 材料和造價(jià)

由于建筑信息模型包含了所代表的建筑物的詳盡信息，因此，制作各種材料表、綜合表格等十分容易，為建筑信息模型的進(jìn)一步應(yīng)用創(chuàng)造了條件，如利用這些表格進(jìn)行概預(yù)算，向建筑材料供應(yīng)商提供采購(gòu)清單等。另外，BIM增加了工程項(xiàng)目的透明度，為規(guī)范建筑市場(chǎng)、防止偷工減料發(fā)揮了作用。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)的發(fā)展，目前推進(jìn)BIM，依托模型對(duì)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，有效地解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中存在的問(wèn)題，提高了工作效率。友好的可視化界面和數(shù)據(jù)庫(kù)處理能力，使其可以以一種更為直觀的方式去應(yīng)對(duì)施工過(guò)程中存在的問(wèn)題。結(jié)合上述分析，針對(duì)市政綜合項(xiàng)目，在工期緊、任務(wù)重、設(shè)計(jì)專業(yè)多的背景下，既想保證工程設(shè)計(jì)安全可靠，又要多快好省的進(jìn)行施工，保證收益的最大化，依托絳溪三線道路工程總承包項(xiàng)目中利用BIM在排水管道工程中的應(yīng)用實(shí)例，再次證明將BIM技術(shù)應(yīng)用在市政排水項(xiàng)目，既能提高項(xiàng)目整體施工水平，又能促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展。