BIM技术在市政给排水管线设计中的应用探索

王盈盈 王蕴杰 郭 水

(1.北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100045； 2.北京市政建设集团有限责任公司，北京 100045)

BIM技术以其独有的可视化设计、参数化设计、构件关联性设计以及协同设计等多种优势，被越来越多的引用到市政设计工作中。虽然BIM能为行业带来巨大的商业价值，但我们也看到，目前国内大部分设计院在实施BIM方面并不是一帆风顺，而是遇到各种各样的困难[1]。在市政给排水设计中，BIM技术应用的还不是十分成熟，通过对Bentley系列软件进行了应用，提出了应用中面临的问题。针对面临的问题进行了检查井等标准构件的参数化建模，同时利用模型数据进行二维出图，一定程度上提高了BIM技术的设计效率及普及度。

1 应用软件与不足

1.1 AECOsim Building Designer(ABD)

ABD是建筑设计的三维信息模型创建工具，集中建筑、结构、设备、电气多专业应用程序，涵盖模型创建、图纸输出、材料统计、碰撞检测、数据利用等整个设计流程。

在市政给排水设计中，利用ABD中的MicroStation设计平台和设备模块可进行特殊检查井、泵站等构筑物的三维设计，并进行二维出图。ABD作为Bentley公司的一款建筑系列设计软件，三维设计功能还是很成熟的，但二维图纸存在细节表达不到位，不规范的情况。

1.2 Subsurface Utility Engineering(SUE)

SUE是地下公共设施模型创建工具，为Power Civil软件中的一个模块，可对给水、雨水、污水、通信、电力、石油、燃气、热力等多种管线进行管道、涵洞、集水坑等内容的设计。利用勘测信息、CAD图形、GIS数据、Excel电子表格、Oracle数据库和其他行业标准信息源，在SUE中自动创建三维模型。

在市政给排水设计中，利用SUE进行给水、再生水、雨水、污水的三维设计。SUE中无管线二维平面及纵段出图功能，且未本地化，其内置的检查井等基本构件均不符合我国图集要求。

2 设计方法

利用SUE进行市政管网模型设计时，有三种方法可依据不同情形进行选择应用：1)数据导入法。将高程、管径、井坐标等数据编入Excel，将设计数据导入到SUE中并进行设置定义，由SUE中的ModelBuilder功能提取已设置完毕的管网数据，自动生成管网模型；2)逐一设计法。选择检查井类型，逐点布置检查井并进行高程设置，选择管道种类及规格，在检查井之间进行管道布置；3)3D线转化法。定义管线平面路由，在纵断面中定义节点标高，选择管道模板，拾取已定义好的3D线生成三维管网，三种建模方法的对比分析见表1。

3 应用案例

3.1 项目概况

某新建道路，道路设计全长4.399 km，需随路进行雨水、污水、再生水、给水四种市政给排水管线设计。目前已完成初步设计阶段。

3.2 BIM解决方案

通过应用Bentley系列产品，完成管线及相关构筑物的三维协同设计，内容包括PW协同应用、三维模型的建立、模型总装与碰撞检查，生成满足初设阶段要求的二、三维设计成果。

基于此，此三维协同设计项目目标包括：

1)完成各类管线及构筑物三维模型建立，以及单体模型总装；

2)进行专业间及专业内的模型碰撞检查；

3)利用雨、污、中、给四种管线的模型数据生成二维平面图、剖面图；

4)完成三维可视化工程展示(动画渲染)工作；

5)根据设计需求，逐步丰富族库。

BIM设计流程如图1所示。

3.3 管线三维设计

管线模型深度参照我院自主编制的《市政工程BIM设计应用标准》中给水及排水部分模型要求及深度；项目交付的信息模型应根据统一的格式进行模型文件命名，模型文件命名规则宜符合如下要求：【项目序号】—【分区/系统】—【专业代码】—【单体名称/总装】—【描述】。同时，根据传统二维设计各类管线设计颜色不同，将三维管线模型色彩进行约定。

根据以上约束，进行雨、污、中、给四种管线三维设计，以及阀门井、排气井及排泥井等节点设计，最终将四种管线进行总装，总装模型如图2所示。

3.4 碰撞检查

对雨、污、中、给四种管线进行专业内部碰撞检查作业，并生成碰撞检查报告。依据碰撞检查结果进行模型调整，指导施工图设计。碰撞后调整的原则是：雨水及污水的平面路由及管线高程基本稳定，根据雨水及污水的高程位置，进行给水和再生水的高程调整。初次进行碰撞检查作业后，由于压力管线还未做高程分析，发现高达105处碰撞点，主要集中在：

1)压力管线与重力管线检查井碰撞；2)压力支线与重力管线碰撞，见表2。

表2 碰撞检查结果

3.5 工程量统计

SUE可生成检查井及排水管道工程报表，并可导出.txt格式，可便利转成.xls格式。工程报表中可以统计每段管道规格、长度、标高、类型等基本数据。这样可以精确统计工程量，避免了传统二维人工统计的繁琐与不精确，而且可以统计每个检查井标高，从而可以精确计算管道平均覆土，解决了传统二维设计对管道平均覆土进行估算而不够精确的问题。

3.6 族库积累

由于SUE中无排泥井构件，根据设计需求，创建了排泥井构件并形成排泥井族库，井筒及井室可实现参数化调整。族库对象的半径、高及直径等基本尺寸可参数调整，提高族库利用效率，便于控制不同标高下特殊井的高度变化，见图3，图4。

3.7 二维出图

节点出图利用ABD中的出图功能进行大样图出图及标注，构件平面表达与传统二维有一定差别，但更接近实际；管线出图利用SUE提取管线的基础数据，将数据导入进行平面及纵段数据出图，此种方法出图深度与标准与二维出图可实现完全统一，如图5所示。

节点二维图纸与模型是联动统一的，当模型更改时，图纸会自动更新，这在一定程度上提高了设计质量及效率。

4 应用总结

SUE软件还未进行本地化开发，很多内容不符合我国设计需求。首先，检查井等构件样式与我国标准图集完全不一致；其次,管道类型及规格不满足常规设计要求。针对此问题，需进行标准图集检查井的单独建模，并对工作空间中“Bentley-Civil-Metric”管道模板进行编辑，添加所需的管道样式及规格。

实现BIM模型的信息化利用。BIM模型的最关键因素之一就是“信息”，可以随时查看给排水模型任意一个构件的属性信息，包括规格、类型、长度、标高、材质等基本信息，甚至施工方法，设备厂家等。由于SUE中无管线二维出图功能，所以提取模型的数据信息，将数据作为鸿业软件与BIM软件的桥梁，用鸿业软件弥补现有BIM软件中的不足之处，提高了BIM的利用效率及价值。

[1] 中国勘察设计协会市政工程设计分会信息管理工作委员会.中国市政设计行业BIM实施指南(2015版)[Z].2015:13-14.