基于BIM技术的市政给排水管线设计探析

摘 要：本文以BIM技术为切入点，阐述了BIM技术可实现可视化设计，多专业协同设计的特点，可提高市政给排水管线设计质量，基于BIM技术的以上优势，结合某市政工程项目，提出BIM技术应用措施，从而为相关工作者提供一些参考。

关键词：市政工程;给排水管线设计;BIM技术;应用

前言：

社会经济快速发展下，工程建设形态、功能、规模越发复杂，使得给排水管线综合设计的难度加大，传统CAD模式的设计方式通过立面图、平面图、剖面图等二维图纸将设计成果展示出来。但是，当市政给排水管线复杂时，传递信息过程中可能产生偏差，导致实施设计成果出现问题，难以将最终效果展现出来。因此，设计人员可利用BIM技术，整合工程参数与计算机技术，建立三维模型，能够检查管线碰撞，提高设计质量。

一、BIM技术概述

BIM技术在建筑工程中，是以基本构件为设计元素，有机组织描述构件的材质信息、物理特性、几何数据等，形成全方位数据库，将构件参数均存储于数据库内，构成项目数据模型[1]。建筑各参与方均可根据权限，插入、编辑、提取、更新模型数据库信息，模型构件信息也不是独立个体，互相存在逻辑、空间联系，共同构成有层次、完整的信息系统。该技术特点如下：

1.可视化设计。BIM能够实现可视化设计，特别是给排水系统愈发复杂的情况下，需要在有限空间内布置多种系统管道，还要符合空间要求，利用BIM设计，人员能够直观查看管道空间情况，完善管件布设，提高设计质量。

2.协同设计。构建BIM模型综合多个专业信息，将各专业设计数据，通过协同平台汇集于BIM模型内，任何环节设计信息产生变化，仅需要修改模型即可，增强修改关联性，模型也能自动生成剖面图、平面图。

二、市政给排水管线设计中BIM技术的应用措施

以某给排水管道工程为例，管线长度是1068m，为政府投资，处于交通要道，仅能夜间施工，增加了设计和施工难度，加上施工处于中心城区，管道连接用户较多，必须做好设计工作，以免管线互相碰撞，提高施工难度与造价。

1.项目准备工作

该项目作为区域最大社区，涉及地下管线包含7种管线和5个专业，即污水管线、给水管线、燃气管线、通信管线、雨水管线、电力管线及工业管线。实际工程中，给排水设计部包括工业管线与燃气管线，故项目准备仅考察剩余管线情况。BIM建模可通过族制作方式，构建工程每个模型，也能建立非标准件模型，在给排水管线设计中，使用Revit软件构建BIM三维模型，首先创建MEP项目，选择合适的样板文件，设置度量单位等，利用软件协同功能，读取给水管线、污水管线、雨水管线等数据，作为设计起点。设计师将BIM模型链接至MEP文件，保证BIM模型信息变更后，能够自动更新链接模型，使得设计人员能够及时看到关键图元被修改、移动或删除，加强协同设计[2]。通过本地文件编辑，能够将更改内容上传至中心文件，实现内容自动变更，未获得修改权限，则不能直接修改图元，设计师彼此也能查看工作进度，实现给排水管道的协同设计。

2.建立系统模型

市政给排水管网布管原则是有压管让无压管、小口径让大口径，建模中按照工程CAD图纸，构建排水管网细节模型，从建立管网至每种管道附属构筑物，均需按照图集和标准规范制作。该项目中，主要考虑污水管网和雨水管网关系，且城区排水体制是雨污合流机制，雨水管接入污水管排放，污水管作为排水系统主体，所以建立模型需先构建污水管网，以此为基础，构建雨水管网模型。建模过程中，管线走向需严格参考CAD图纸，根据不同类型管线实现分开建立，管线由于走向不同，附属构筑物仅能还原实地，故构建附属构筑物时，无需设置“连接件”，也无需参与碰撞检测环节。建模流程以CAD二维管线平面图作为底图，导入Revit内，构建三维模型，需要将管件、管道等构件，加载至软件内，编辑相應参数，通过合理设置构件参数，可减少调整管线的工作次数，提高设计效率。

市政CAD管线平面图，浅蓝色是污水管线，深蓝色是给水管线、黄色是雨水管线、绿色是通信管线、红色是电力管线，每个管线节点均有标号，管线标高集成表内，能够查询管道端部数据及标高。由于该工程设计范围大，区域广泛，Revit软件文件导入几何图元范围广泛，图形可靠性降低，需拆分平面总图为若干分图导入，完成绘制。构建三维模型需选择相对标高基准面，Revit软件由于无匹配市政工程的标高模板，故将平面标高±0.00定位线管线起始端作为基准标高，以此完成管道绘制，根据建模顺序，构建污水管网、雨水管网、给水管网模型，按照管道两端标高完成管线绘制，坡度则根据两端管线相对高度自动生成。而检查井附属构筑物建立模型，根据《市政排水管道工程及附属设施》，结合不同管径需要的尺寸制作[3]。在软件立面窗口设计，能够准确、直观的确定管道相对空间位置，设计人员也能多角度观察管道布设的合理性。

3.管线碰撞检查

设计人员使用Revit软件设计给排水管道BIM模型后，需要综合给排水管线，寻找管线、设备碰撞问题并加以调整，也能对局部管线复杂错误情况，提供技术指导，减少变更设计与后期返工，节约施工成本。检查过程中，有多专业管线碰撞检测与单类管线碰撞检测模式，前者是指污水管与雨水管碰撞检查，后者是指污水管、雨水管碰撞检查2种。技术性碰撞是实际操作和设计之间存在矛盾，图纸表达设计实际操作难以达到，例如预装空间不足，仪器难以进入狭小空间等，需增加预留空间。而细节性碰撞，则是根据BIM详图以模型图元构件为检测对象，通过数学方程描述图元构件轮廓，调动函数求解，有解表示管线存在碰撞，设计人员需合理调整，遵循小管避让大管、压力管避让重力管，有效解决管线碰撞问题。

总结：综上所述，建筑领域中BIM技术作用愈发重要，将其用于市政给排水设计中，能够构建三维模型，有助于设计人员高效、准确的进行管线规划，提高管线设计质量。因此，设计人员需结合实际，从项目准备工作、建立系统模型、管线碰撞检查这几方面出发，合理利用BIM技术，顺利完成管线设计，节约建设成本。

参考文献：

[1]赵建伟，邹婷婷.BIM技术在市政给排水管线设计中的应用探索[J].居业，2021（11）：9-10.

[2]姜丽.基于BIM技术的市政给排水管线设计及应用研究[J].建材发展导向，2019，17（16）：54-56.

[3]徐敏.基于BIM技术的市政给排水管线设计及应用研究[J].甘肃科技纵横，2021， 50（10）：4.

作者简介：王宏波（1995.05—），性别：男，民族：汉，籍贯：陕西咸阳，学历：硕士，职称：助理工程师，研究方向：市政给排水。