［摘要］近年來(lái)，ＢＩＭ技術(shù)憑借其可視化、模型性、協(xié)調(diào)性等特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，在建筑工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，并得到了設(shè)計(jì)人員的普遍認(rèn)可。在道路工程設(shè)計(jì)階段，ＢＩＭ技術(shù)逐漸替代原有平面設(shè)計(jì)，成為總體設(shè)計(jì)的主流技術(shù)。但基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所依據(jù)的現(xiàn)狀地下管線資料仍停留在ＣＡＤ平面圖階段，如何將現(xiàn)狀地下管線資料轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)可使用的管線ＢＩＭ模型，將是未來(lái)研究的重點(diǎn)。本文以實(shí)際道路工程為例，詳細(xì)闡述了道路工程中采用Ｂｅｎｔｌｅｙ平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)狀地下管線ＢＩＭ建模的優(yōu)勢(shì)、建模流程及應(yīng)用范圍。
［關(guān)鍵詞］ＢＩＭ技術(shù)；Ｂｅｎｔｌｅｙ；建模方法；道路工程；設(shè)計(jì)；應(yīng)用
市政道路作為城市平穩(wěn)運(yùn)行的生命線對(duì)交通運(yùn)輸、居民工作生活及文化娛樂(lè)活動(dòng)的開(kāi)展有著至關(guān)重要的作用，隨著我國(guó)道路交通領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對(duì)市政道路的建設(shè)也提出了更高的要求［１］。在市政道路建設(shè)過(guò)程中，城市地下管線作為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工階段的重要實(shí)施依據(jù)，既需要充分考慮其可利用性，同時(shí)要考慮道路施工區(qū)域的新建管線、改移管線情況。傳統(tǒng)現(xiàn)狀綜合管線圖及設(shè)計(jì)管線圖的繪制主要采用ＡｕｔｏＣＡＤ來(lái)制作完成，ＡｕｔｏＣＡＤ主要展示的是二維平面位置，以綜合管線圖為例，二維圖紙直觀表達(dá)的是管線平面位置，空間位置則需要通過(guò)管線成果表及管徑來(lái)推算，尤其是管點(diǎn)間的管段，高程更是難以把控，容易造成設(shè)計(jì)工作的疏漏。而ＢＩＭ技術(shù)憑借其可視化、模型性、協(xié)調(diào)性等特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，在建筑工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，并得到了設(shè)計(jì)人員的普遍認(rèn)可。在道路工程設(shè)計(jì)階段，所需的設(shè)計(jì)依據(jù)將由現(xiàn)狀地下管線ＣＡＤ平面圖向ＢＩＭ模型轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變不僅豐富了現(xiàn)狀地下管線探測(cè)成果形式，又使得在設(shè)計(jì)、施工階段能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化、關(guān)聯(lián)化，有效提升了工程精度及合理性。
１ＢＩＭ技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
ＢＩＭ技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，它不僅具有可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、可出圖性等優(yōu)勢(shì)，而且還能實(shí)現(xiàn)由二維繪圖模式向三維繪圖模式的轉(zhuǎn)變，從而更直觀、全面的展示管線信息［３］。
１．１可視化
ＢＩＭ技術(shù)構(gòu)建的建筑模型是三維立體模型，建筑模型能夠?qū)⑹┕さ母鱾�(gè)環(huán)節(jié)直觀的展示出來(lái)［４］。如道路斷面、地上基礎(chǔ)設(shè)施、地下管線構(gòu)件等等，趨近真實(shí)場(chǎng)景的模型相對(duì)平面圖可以有效加強(qiáng)各個(gè)階段的精準(zhǔn)度，能夠讓參與項(xiàng)目的各專業(yè)人員更好的溝通交流。
１．２模擬性
在現(xiàn)狀綜合管線ＢＩＭ模型基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，可模擬各個(gè)構(gòu)件的擺放位置、道路鋪設(shè)情況及周圍構(gòu)筑物的運(yùn)行情況，從而有效規(guī)避管線施工階段、運(yùn)營(yíng)階段存在的問(wèn)題，制定高效的解決對(duì)策，有利于設(shè)計(jì)方案的調(diào)整、施工造價(jià)的計(jì)算及成本的控制。
１．３協(xié)調(diào)性
道路工程涉及的參建單位既包含建設(shè)主管部門、建設(shè)單位，又包含勘測(cè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位等，每個(gè)參建單位所考慮的工作重點(diǎn)并不相同，所以協(xié)調(diào)配合工作是項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的平面圖紙存在承載數(shù)據(jù)量有限等因素的制約，使用過(guò)程中可能會(huì)因?yàn)楦鱾�(gè)環(huán)節(jié)的疏漏，導(dǎo)致參建單位所見(jiàn)內(nèi)容不一致，也會(huì)忽視一些細(xì)節(jié)問(wèn)題或問(wèn)題被重復(fù)考慮［５］。ＢＩＭ技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工程中涉及的各個(gè)管理層面的有效溝通，加強(qiáng)了工程項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人對(duì)下屬多個(gè)管理層和管理人員的全面管理，同時(shí)也有利于建筑工程項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的匯總和分析，從而有效提升統(tǒng)籌規(guī)劃能力［６］。
１．４優(yōu)化性
在道路工程方案設(shè)計(jì)中，一旦有某個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)生變化，ＢＩＭ技術(shù)會(huì)及時(shí)、自動(dòng)的進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整，減少不必要的工作環(huán)節(jié)，減輕設(shè)計(jì)人員的工作量，提升工作效率。另外，應(yīng)用ＢＩＭ技術(shù)，設(shè)計(jì)人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中存在的問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)市政道路工程設(shè)計(jì)方案的不斷優(yōu)化［７］。
１．５可出圖性
ＢＩＭ模型不僅能繪制常規(guī)的建筑設(shè)計(jì)圖紙及構(gòu)件加工的圖紙，還能對(duì)建筑物進(jìn)行可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化，出具各專業(yè)圖紙及深化圖紙，使工程表達(dá)更加詳細(xì)。
２現(xiàn)狀地下管線ＢＩＭ建模方法
目前，建筑物、施工及管線等設(shè)計(jì)主要通過(guò)ＢＩＭ平臺(tái)開(kāi)展工作，但設(shè)計(jì)依據(jù)卻往往以平面圖形為主，從而給ＢＩＭ設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的不便，因而如何構(gòu)建現(xiàn)狀地下管線ＢＩＭ模型為設(shè)計(jì)提供便捷的基礎(chǔ)依據(jù)便成了亟待解決的問(wèn)題。
２．１建模對(duì)象
某道路工程地下建模對(duì)象包括擬建道路區(qū)域的電力、供水、燃?xì)�、熱力、通信、有線電視、排水、工業(yè)等８大類管線，以及對(duì)應(yīng)井蓋、井脖、井室、化糞池等相關(guān)構(gòu)筑物。管徑類型包括管道、溝道、管塊及直埋線纜。２．２屬性調(diào)查內(nèi)容地下管線ＢＩＭ建模時(shí)，由于需要表達(dá)管線空間位置信息，因此常規(guī)管線成果中的屬性信息已不能滿足建模要求。明顯點(diǎn)調(diào)查時(shí)，除調(diào)查的常規(guī)埋深、管徑、管偏、材質(zhì)等屬性信息外，還需對(duì)窨井井蓋、井脖、井底、井室的尺寸、材質(zhì)、埋深等信息進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查；探測(cè)隱蔽點(diǎn)時(shí)，為保證模型空間位置關(guān)系準(zhǔn)確，避免由于管點(diǎn)稀疏導(dǎo)致空間碰撞的情況，除適當(dāng)加密隱蔽點(diǎn)外，還應(yīng)在管線交叉位置、管線間距小的區(qū)域設(shè)置管線點(diǎn)。
２．３ＢＩＭ建模流程
建模流程如圖１所示。２．３．１建模軟件本次建模采用Ｂｅｎｔｌｅｙ平臺(tái)中的建模軟件ＡＥＣＯｓｉｍＢｕｉｌｄｉｎｇＤｅｓｉｇｎｅｒＶ８ｉ（以下簡(jiǎn)稱ＡＢＤ），輔助工具為ＡｕｔｏＣＡＤ軟件。２．３．２圖形預(yù)處理現(xiàn)狀管線平面圖中點(diǎn)、線屬性多樣，開(kāi)展建模前，需對(duì)平面圖屬性進(jìn)行檢查，并采用Ａｕｔｏ－ＣＡＤ將繪制的現(xiàn)狀地下管線平面圖線條和實(shí)體的高度改為“０”，確保底圖調(diào)整為純二維管線圖，為方便后期操作，將修改完成的平面圖另存為ＡｕｔｏＣＡＤ２００７以下版本。將修改完成后的ＡｕｔｏＣＡＤ管線平面圖形文件參考附著ＡＢＤ，并將其中的各類管線圖層一并導(dǎo)入至ＡＢＤ，復(fù)制為建模所用的管線底圖，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范設(shè)置各類管道顏色；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查管線屬性設(shè)置各類管線的材質(zhì)，并導(dǎo)出ｘｍｌ格式的材質(zhì)庫(kù)文件和ｃｓｖ格式的圖層文件，以便在后期建模過(guò)程中統(tǒng)一建模標(biāo)準(zhǔn)。２．３．３管線模型建立建立各專業(yè)管線模型前，應(yīng)根據(jù)井蓋尺寸、井面高程、井底高程、井脖高程、井室大小等屬性信息建立附屬物的實(shí)體模型庫(kù)，以便建模過(guò)程中選取調(diào)用；管徑則根據(jù)管線的截面尺寸建立方管、圓管及方溝，由于無(wú)法以模型形式表示“１條”、“２條”等直埋管線，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查過(guò)程中此類直埋管線均應(yīng)以管塊、管道形式表示。附屬物模型庫(kù)建立完成后，根據(jù)各類管線的屬性，選定對(duì)應(yīng)圖層，采用相應(yīng)的繪制命令，參照管線的管徑、高程等信息按統(tǒng)一方向逐條建立管線段模型。并根據(jù)節(jié)點(diǎn)屬性調(diào)用模型庫(kù)內(nèi)的實(shí)體樣式，將井蓋、井室、變電箱等附屬物及建（構(gòu)筑物）添加至模型之中，形成包含點(diǎn)、線、面的單一管線模型。單一管線模型建立完成后，使用軟件導(dǎo)入合并功能將各類管線進(jìn)合并，經(jīng)過(guò)檢查、修改后，形成初步綜合管線成果模型。２．３．４現(xiàn)狀管線模型碰撞原因分析（１）平面圖屬性錯(cuò)誤ＢＩＭ建模的依據(jù)是管線平面圖，管線平面圖中的管線高程、管井屬性標(biāo)注錯(cuò)誤，會(huì)直接導(dǎo)致各類管線間的碰撞及管線與井室的碰撞，在平面圖預(yù)處理過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的檢查。（２）管線段缺少隱蔽點(diǎn)在管線敷設(shè)過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)樾璞荛_(kāi)相鄰管線或穿越河道、鐵路等區(qū)域而出現(xiàn)彎折、變坡、變徑的情況，尤其是電力、通信等柔性管道及供水、燃?xì)獾葔毫艿�，而直埋點(diǎn)設(shè)置不合理或缺失會(huì)直接導(dǎo)致管線走向偏差，從而造成空間碰撞。此類碰撞問(wèn)題則需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況加密管線點(diǎn)，并調(diào)整管段模型位置。（３）管線穿井敷設(shè)市政綜合管線中，路燈、交通、通信等管線存在穿井敷設(shè)的情況，但對(duì)于排水、供電、熱力等相對(duì)大型的管道來(lái)講，此類情況較少。管線空間碰撞在使用平面圖進(jìn)行ＢＩＭ建模過(guò)程中較為常見(jiàn)，不管是哪類原因引起，都需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行判斷和補(bǔ)充，并不斷優(yōu)化模型成果，直至與現(xiàn)場(chǎng)管線探測(cè)結(jié)果一致。２．３．５模型優(yōu)化管線碰撞分析完成后，結(jié)合分析報(bào)告對(duì)成果進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)充，規(guī)避模型不合理碰撞情況。更新修改后，再次進(jìn)行整體質(zhì)檢，形成最終的現(xiàn)狀地下管線ＢＩＭ模型成果，如圖２、圖３所示。圖２綜合管線ＢＩＭ模型成果
３現(xiàn)狀地下管線ＢＩＭ模型的應(yīng)用
３．１設(shè)計(jì)階段
３．１．１三維管線設(shè)計(jì)在現(xiàn)狀管線ＢＩＭ模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合周邊市政管線的運(yùn)行可能產(chǎn)生的影響，選取可以利用的市政管線及新建管線平面位置、深度、管徑及構(gòu)建的放置位置，并根據(jù)地形走勢(shì)、道路交通、施工地點(diǎn)周邊環(huán)境等因素，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。３．１．２碰撞檢查分析在上述設(shè)計(jì)完畢之后為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)成果的可行性，對(duì)設(shè)計(jì)方案與現(xiàn)狀市政管線進(jìn)行碰撞檢查，必須要依照其實(shí)際的狀況來(lái)編制碰撞檢查報(bào)告，然后按照其碰撞檢查的結(jié)果來(lái)重新調(diào)整其模型，完善其施工圖紙，發(fā)揮出該技術(shù)的指導(dǎo)效用［８］。３．１．３工程量的計(jì)算相對(duì)于平面管線圖，ＢＩＭ管線模型在工程量的計(jì)算中優(yōu)勢(shì)明顯，由于其具有可視化、參數(shù)化的特點(diǎn)，使得工程量的計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。工程量的計(jì)算中不僅僅包括設(shè)計(jì)管道長(zhǎng)度、施工面積、用料體量、工程造價(jià)等方面，還包含了設(shè)計(jì)管線模型和現(xiàn)狀市政管線模型碰撞區(qū)域管線改移的體量及造價(jià)。３．１．４成果的展示以現(xiàn)狀管線三維模型為基礎(chǔ)，通過(guò)改變對(duì)比色，可以在與規(guī)劃部門、建設(shè)主管部門、建設(shè)單位溝通過(guò)程中更好的進(jìn)行設(shè)計(jì)成果的展示及說(shuō)明，能夠直觀的體現(xiàn)各類管線的相對(duì)關(guān)系，提升工程的整體設(shè)計(jì)效果。３．１．５管線設(shè)計(jì)出圖以現(xiàn)狀市政管線ＢＩＭ模型為依托，管線設(shè)計(jì)模型可以結(jié)合與周邊現(xiàn)狀管線的模擬運(yùn)行情況，將設(shè)計(jì)完畢的方案合理打印，并結(jié)合管線的運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高道路工程設(shè)計(jì)方案的合理性.
３．２施工階段
３．２．１模擬施工進(jìn)程在施工階段，根據(jù)現(xiàn)狀管線ＢＩＭ模型掌握施工區(qū)域周邊現(xiàn)狀管線的分布情況及特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬施工，對(duì)設(shè)施構(gòu)建進(jìn)行模擬安裝，統(tǒng)計(jì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的與周邊市政管線碰撞情況，提前做好相應(yīng)影響區(qū)域管線的保護(hù)措施及應(yīng)急預(yù)案，減少在施工階段出現(xiàn)錯(cuò)誤和返工的可能，有效的降低設(shè)計(jì)變更頻率及范圍，方便施工工作的開(kāi)展。３．２．２指導(dǎo)施工開(kāi)展根據(jù)現(xiàn)狀管線及設(shè)計(jì)管線ＢＩＭ模型指導(dǎo)施工進(jìn)程，方便對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的可視化分析，能夠有效的提升施工效率，把控工程實(shí)施進(jìn)度。
３．３運(yùn)營(yíng)階段
３．３．１提升事故處理能力根據(jù)施工進(jìn)程調(diào)整后的管線設(shè)計(jì)模型加入現(xiàn)狀管線ＢＩＭ模型中，形成該區(qū)域的現(xiàn)狀綜合地下管網(wǎng)模型，在管線的綜合管網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，如出現(xiàn)管線破損、淤堵的情況，可以模型為依托進(jìn)行分析判斷，進(jìn)而進(jìn)行模擬修繕及現(xiàn)場(chǎng)解決，提升綜合管線事故處理能力。３．３．２為管網(wǎng)改造提供數(shù)據(jù)支持后期管網(wǎng)改造中，為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供可視化的數(shù)據(jù)支持，方便各項(xiàng)工作的開(kāi)展和落實(shí)。３．３．３實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)查詢統(tǒng)計(jì)、集中管理以現(xiàn)狀地下管線模型為基礎(chǔ)，可與管線ＧＩＳ系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，進(jìn)行集中管理，形成涵蓋管線查詢、統(tǒng)計(jì)、更新等功能的綜合管理系統(tǒng)。
４結(jié)束語(yǔ)
隨著道路管線工程的深入開(kāi)展，施工精度、成本把控、風(fēng)險(xiǎn)控制等各個(gè)方面的需求將會(huì)不斷提高。ＢＩＭ技術(shù)憑借其在設(shè)計(jì)階段、施工階段及運(yùn)營(yíng)階段的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)逐漸取代二維平面圖成為工程開(kāi)展的主流技術(shù)。將ＢＩＭ技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用到工程中，可有效降低成本，提高施工質(zhì)量。對(duì)于現(xiàn)狀管線探測(cè)工作而言，需具備多樣的成果形式、全面的屬性信息、便捷的成果應(yīng)用等特點(diǎn)，才能順應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展。而使用Ｂｅｎｔｌｅｙ平臺(tái)中的軟件ＡＥＣＯｓｉｍＢｕｉｌｄｉｎｇＤｅｓｉｇｎｅｒＶ８ｉ可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)狀地下管線ＢＩＭ建模工作，為包含道路工程在內(nèi)的各項(xiàng)工程建設(shè)工作提供優(yōu)質(zhì)的測(cè)量解決方案。但目前建模過(guò)程以人工干預(yù)為主，效率較低，快速自動(dòng)建立現(xiàn)狀地下管線ＢＩＭ模型的方法仍需繼續(xù)探尋。
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