亢秀山 曾賽堂 喬則淳 白琚

市政道路的地下往往需要埋設(shè)各種雨水管道、盲溝、電纜線路、通信管道及其相應(yīng)的構(gòu)筑物等管網(wǎng)設(shè)施，其各自的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)在局部難免發(fā)生沖突。此外，各類(lèi)管線及構(gòu)筑物標(biāo)高的不同也要求施工組織安排需要有科學(xué)合理的先后順序。在處理沖突及安排施工順序的過(guò)程中，BIM技術(shù)就起到了十分重要的作用。本文章以成金簡(jiǎn)快速路SG4標(biāo)段項(xiàng)目的雨水管網(wǎng)工程為例，介紹了根據(jù)二維圖紙逆向設(shè)計(jì)的過(guò)程，以及施工過(guò)程中雨水管網(wǎng)三維建筑信息模型的實(shí)際應(yīng)用，或可為其他工程的施工提供一些經(jīng)驗(yàn)。

一、工程概況

成金簡(jiǎn)（成都～金堂～簡(jiǎn)陽(yáng)）快速路是成都市中心城區(qū)與東進(jìn)片區(qū)連接的重要通道，是市域交通“五環(huán)二十五射”高快路網(wǎng)和東進(jìn)區(qū)域“四縱八橫”快速路網(wǎng)體系的重要組成部分。其SG4標(biāo)段起于沱江東側(cè)的五福大道，由西向東沿淮州新城規(guī)劃線位緊鄰毗河供水工程行進(jìn)，止于金堂縣與簡(jiǎn)陽(yáng)市交界處的回龍村，路線全長(zhǎng)4.151km，采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)并配套市政設(shè)施。

本道路出水口以沱江和楊溪河為主，其中K35+800～K36+845段雨水順坡自東向西排入沱江；K36+845～K37+400段雨水近期通過(guò)道路邊溝排入楊溪河，遠(yuǎn)期同經(jīng)四路一同接入雨水管網(wǎng)；K37+400～K37+873.9段接入經(jīng)二路匝道雨水管（自西向東順坡排放）；K38+117.5～K38+447.0雨水順坡自西向東排入楊溪河；K38+940～K38+950.518雨水順坡自東向西排入楊溪河。

道路共有三種（五條）隔離帶：中央分隔帶4m、主車(chē)道兩側(cè)的側(cè)分帶各4.5m、輔道兩側(cè)的機(jī)非隔離帶各3.75m。每條隔離帶內(nèi)均設(shè)碎石盲溝一條，且機(jī)非隔離帶內(nèi)設(shè)雨水檢查井和雨水管。

二、雨水管網(wǎng)建模

1.設(shè)計(jì)情況

道路兩側(cè)機(jī)非隔離帶內(nèi)設(shè)雨水管和雨水檢查井；由中分帶邊緣、側(cè)分帶邊緣的雨水口匯集的路面雨水通過(guò)雨水連接管流入雨水檢查井內(nèi)，并通過(guò)雨水管排出線外（此時(shí)雨水連接管串聯(lián)著雨水口和雨水檢查井）；此外，機(jī)非隔離帶的碎石盲溝直接接入雨水檢查井中，道路中分帶、側(cè)分帶的碎石盲溝中的水通過(guò)盲溝檢查井收集，并由同一橫斷面內(nèi)的雨水連接管排入雨水檢查井中（此時(shí)雨水連接管同時(shí)串聯(lián)盲溝檢查井、雨水口及雨水檢查井）。

2.建筑位置信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

雨水管網(wǎng)的簡(jiǎn)化模型即“井——管段——井”。因此，僅需分類(lèi)統(tǒng)計(jì)出各種井的坐標(biāo)位置、井頂面標(biāo)高及該處設(shè)計(jì)地面標(biāo)高、井的埋深、管段起終點(diǎn)處管內(nèi)底標(biāo)高、管徑這些建筑信息，即可據(jù)此描繪出雨水管網(wǎng)的建筑信息模型。在統(tǒng)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意根據(jù)不同類(lèi)別的井進(jìn)行編號(hào)命名，避免混淆?？筛鶕?jù)《建筑給水排水制圖標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50106-2010）第4.4.5條進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（1）雨水檢查井及雨水管位置信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

關(guān)于雨水檢查井的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，由設(shè)計(jì)文件中《雨水檢查井表》即可得出；而雨水管的管徑及管內(nèi)底標(biāo)高則需從設(shè)計(jì)文件《雨水縱斷面圖》中摘錄統(tǒng)計(jì)出來(lái)。

（2）雨水口及雨水連接管位置信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

關(guān)于雨水口及雨水連接管的相關(guān)信息，須根據(jù)需要從設(shè)計(jì)文件中搜集：雨水口的坐標(biāo)由CAD版《排水平面圖》中相應(yīng)的圖塊坐標(biāo)信息批量統(tǒng)計(jì)而來(lái)，并同時(shí)對(duì)圖塊進(jìn)行批量編號(hào)命名和標(biāo)記，以做到圖中的井與坐標(biāo)數(shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)；《排水工程設(shè)計(jì)說(shuō)明》中規(guī)定了雨水口的埋深及井頂?shù)铰访娴木嚯x，雨水口處設(shè)計(jì)地面（即路面）標(biāo)高可通過(guò)雨水口所在的橫斷面圖紙計(jì)算得到，亦可將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入道路測(cè)量計(jì)算軟件后通過(guò)雨水口坐標(biāo)得出；雨水連接管由于其坡度同路面橫坡，且《排水工程設(shè)計(jì)說(shuō)明》中規(guī)定了其管徑及管內(nèi)底標(biāo)高到路面的距離，因此這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)即可得到。

（3）碎石盲溝及盲溝檢查井位置信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

關(guān)于碎石盲溝及盲溝檢查井的相關(guān)信息，需要根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求加以處理方可得到：為了使盲溝精確地布置在三處隔離帶的中央位置，要根據(jù)《逐樁坐標(biāo)表》中提供的逐樁坐標(biāo)使用CAD軟件繪出各樁點(diǎn)并連接成多段線即為中分帶盲溝中心線，根據(jù)《路基設(shè)計(jì)表》確定出每小段樁號(hào)間的側(cè)分帶、機(jī)非隔離帶盲溝的偏距，并據(jù)此將中分帶盲溝中心線偏移得出側(cè)分帶、機(jī)非隔離帶的二維多段線。最后使用CAD軟件的腳本插件拾取各盲溝多段線上的頂點(diǎn)坐標(biāo)即為小段樁號(hào)間盲溝的“井坐標(biāo)”，此“井”各尺寸均為0，僅在需要布置盲溝檢查井處統(tǒng)計(jì)出設(shè)計(jì)文件《路基、路面排水工程設(shè)計(jì)圖（中央分隔帶設(shè)計(jì)圖）》要求的盲溝檢查井頂面標(biāo)高、設(shè)計(jì)地面標(biāo)高、井的埋深，并且盲溝管徑及管內(nèi)底標(biāo)高可以計(jì)算得出。

需要注意的是，依此法得出的機(jī)非隔離帶碎石盲溝僅有尺寸為0的“井”，故應(yīng)對(duì)其CAD二維多段線重設(shè)頂點(diǎn)處理。由于設(shè)計(jì)文件規(guī)定機(jī)非隔離帶碎石盲溝直接接入雨水檢查井中，故重設(shè)的頂點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)同雨水檢查井坐標(biāo)一致。

最后，考慮到中、側(cè)分帶碎石盲溝接入雨水管網(wǎng)的方式，需在每個(gè)有盲溝檢查井的斷面上修改雨水連接管的建筑信息（增加或打斷雨水連接管），使得碎石盲溝與雨水檢查井協(xié)調(diào)成系統(tǒng)地結(jié)合在一起。

3.各構(gòu)件模型的創(chuàng)建

本項(xiàng)目共有15種型號(hào)的雨水檢查井、2種雨水口、1種盲溝檢查井、8種管徑的Ⅱ級(jí)鋼筋混凝土管、3種管徑的Ⅲ級(jí)鋼筋混凝土管和1種型號(hào)的盲溝打孔波紋管。創(chuàng)建構(gòu)件時(shí)，雨水檢查井、雨水口、盲溝檢查井各創(chuàng)建一個(gè)構(gòu)建模型，并根據(jù)其各自不同型號(hào)的尺寸差異設(shè)置好模型可變參數(shù)，后續(xù)管網(wǎng)建模時(shí)給定參數(shù)即可獲得不同型號(hào)的構(gòu)件；管道構(gòu)件則使用軟件的MEP系統(tǒng)并設(shè)置好不同的規(guī)格參數(shù)即可。

4.雨水管網(wǎng)模型建立

有了2.2中的位置信息及2.3中構(gòu)建的模型，只需將相應(yīng)的構(gòu)件調(diào)整好參數(shù)放置于其位置上即可。由于工作量繁雜且要求精確，故可采用腳本插件對(duì)海量表格數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終繪制成型。此時(shí)，若已將上述數(shù)據(jù)根據(jù)《建筑給水排水制圖標(biāo)準(zhǔn)》的要求制成《xx管道高程表》，并根據(jù)插件要求格式制成《xx坐標(biāo)表》，則可以利用插件直接識(shí)別表中數(shù)據(jù)。進(jìn)行繪制時(shí)，插件將調(diào)用已繪制好的相應(yīng)構(gòu)件模型，根據(jù)識(shí)別到的位置數(shù)據(jù)將整個(gè)雨水管網(wǎng)項(xiàng)目的三維信息模型繪制出來(lái)。

5.道路各節(jié)點(diǎn)面的繪制

為了便于安排施工組織順序，可繪制道路各節(jié)點(diǎn)面以供參考，較為重要的如路面、路床頂面及路床底面。BIM應(yīng)用軟件中如無(wú)路基路面相關(guān)繪制功能，則可依據(jù)2.2中各坐標(biāo)點(diǎn)的設(shè)計(jì)地面標(biāo)高以及設(shè)計(jì)文件中的路面坐標(biāo)及標(biāo)高來(lái)創(chuàng)建地形圖即為路面圖，相應(yīng)的路床頂、路床底等節(jié)點(diǎn)面可依據(jù)路面圖及結(jié)構(gòu)厚度向下偏移得出。

三、三維建筑信息模型的施工應(yīng)用

1.碰撞檢查

本工程雨水管網(wǎng)及盲溝等地下管道設(shè)施較多，利用三維建筑信息模型可方便地排查出管線碰撞的部位，并與設(shè)計(jì)單位溝通解決問(wèn)題。例如：本項(xiàng)目原設(shè)計(jì)的側(cè)分帶盲溝波紋管與雨水連接管有少許沖突，且考慮到雨水連接管的混凝土滿包基礎(chǔ)后，沖突更加明顯。因此我方積極同設(shè)計(jì)單位溝通，在施工之前即調(diào)整設(shè)計(jì)使碰撞得以避免。

2.水流方向檢查

根據(jù)三維建筑信息模型中管道上顯示的坡度等信息可得知水流方向，將此水流方向與《排水工程設(shè)計(jì)說(shuō)明》進(jìn)行對(duì)比，來(lái)檢查是否滿足設(shè)計(jì)要求，若有疑問(wèn)則與設(shè)計(jì)單位溝通解決。如本項(xiàng)目中，發(fā)現(xiàn)橋臺(tái)位置雨水連接管坡度與設(shè)計(jì)說(shuō)明相反，以雨水檢查井YN68、YS68兩處的雨水連接管為例，設(shè)計(jì)文件要求此處雨水口匯集的路面雨水應(yīng)通過(guò)雨水連接管流入雨水檢查井YN68、YS68內(nèi)，然后接入經(jīng)二路匝道雨水管，但按照設(shè)計(jì)要求，依道路縱坡設(shè)置雨水連接管，這就導(dǎo)致了設(shè)計(jì)水流方向是從雨水檢查井向雨水口流去，最終會(huì)造成排水不暢。因此我方征得設(shè)計(jì)同意后，將此處雨水連接管反坡設(shè)置，保證了橋臺(tái)位置排水的暢通。

3.科學(xué)合理地進(jìn)行施工組織

雨水管網(wǎng)模型建立完成并繪制了路面、路床頂面、路床底面等節(jié)點(diǎn)面圖形后，地下管網(wǎng)相對(duì)于道路結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系變得清晰明了。通過(guò)這樣的信息模型，可以向施工員、施工班組進(jìn)行形象生動(dòng)的技術(shù)交底，并幫助施工員安排出科學(xué)合理的施工組織、施工計(jì)劃，能夠在節(jié)約項(xiàng)目成本的同時(shí)有效縮短工期。

4.項(xiàng)目成本測(cè)算

由于BIM應(yīng)用軟件具有生成明細(xì)表或類(lèi)似的功能，所以建模完成后可以很方便地對(duì)此分部分項(xiàng)工程進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)的工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)。這大大節(jié)約了項(xiàng)目的商務(wù)計(jì)算工作量，也能夠向項(xiàng)目決策者提供更為準(zhǔn)確、及時(shí)和直觀的成本信息。

四、結(jié)語(yǔ)

利用BIM技術(shù)進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)與建模在市政道路的雨水管網(wǎng)工程施工中可以起到十分積極有效的作用，它使得真實(shí)環(huán)境下的施工在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到了預(yù)演，且可以直觀地觀察到設(shè)計(jì)三維效果圖，并以此進(jìn)行設(shè)計(jì)上的查漏補(bǔ)缺和施工上的合理安排，非常具有現(xiàn)實(shí)意義。但是，本文章中逆向設(shè)計(jì)與建模過(guò)程的工作量十分龐大，或與筆者選取的BIM應(yīng)用軟件不恰當(dāng)、不適用于市政道路地下管網(wǎng)有關(guān)，但仍應(yīng)關(guān)注到：市政管網(wǎng)等地下設(shè)施在進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)時(shí)，施工圖設(shè)計(jì)文件涉及專(zhuān)業(yè)分類(lèi)較多（除本文介紹的雨水管網(wǎng)外，還有通信、照明、交安等），故數(shù)據(jù)過(guò)于分散且數(shù)據(jù)所需的中間處理環(huán)節(jié)較多，這些都導(dǎo)致了工作量的激增。因此更適用于此類(lèi)項(xiàng)目的BIM應(yīng)用軟件及更多的正向設(shè)計(jì)文件是很有必要的。