论B IM 技术在市政给排水设计及施工中的应用

周 颖

中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北武汉 430000

BIM 技术是以信息技术和计算机技术为基础的先进建模技术，通过对施工项目数据的采集和设计进行数字建模，实现项目具体化的呈现。在市政给排水设计及施工时，可以通过BIM 技术增加设计的科学性和合理性、提升各环节的效率和落实程度，从而实现整个给排水建设工程的准确高效进行，提升城市整体工程建设水平。

1 BIM 技术的主要

1.1 可视性

BIM 技术与传统数字建模技术不同，其具有极强的可视化特点[1]。市政给排水工程作为城市建设中重要的民生服务工程，其便民性和实用性是工程质量的重要指标，整体工程建设需要匹配度最高的设计方案、性价比最高的建设材料。BIM 技术的可视性特点可以找出不同设计方案的优势和劣势，进一步增强市政给排水工程设计与城市实际情况的匹配程度。同时，BIM 技术的可视化特点能够选择出给排水工程中最合适的建设材料。以管道的选择为例，通常硬塑管道的应用更多，通过BIM 技术可以发现在地势较低的区域应选择抗腐蚀性更好的管道，以减少低洼积水对管道的损耗。

1.2 模拟性

由于市政给排水工程的工程量较大、建设复杂、需要考虑协调因素较多，所以在实际建设过程中需要将市政给排水设计作为首要工作重点。通过BIM 技术可以将给排水工程复杂的管道走向和其他需要考虑的因素（城市整体规划、人文因素、原生地势等）进行建模，经过专业人员对建模和相关数据的分析找出潜在问题，经过针对性解决后的方案需要再次模拟，以此获得在模拟建模阶段的完美设计方案[2]。市政给排水工程施工需要严格按照设计方案进行，但由于实际施工时的不确定性和设计方案可能存在的滞后性，会出现实际情况与建设方案不匹配的问题。此是地，可以通过BIM 进行针对性模拟建模，将设计方案修改成与实际情况相匹配，以此实现整体市政给排水工程的科学性。例如，在给排水工程建设中涉及到临时改建地区，需要增加或减少管道布置线路，可以通过BIM 技术将需要增加或减少的管道线路与初始建模相结合，综合考虑市政给排水工程的整体性和改建地区的针对性，最大程度降低施工的不确定性，在变动初始设计方案的同时保证市政给排水工程的科学性和合理性。

1.3 协调性

市政给排水工程的建设不仅仅需要考量城市供水系统和排水系统，还需要综合考虑城市布局、水资源循环利用、城市生态系统、城市绿化设计等因素[3]，以此实现整体城市规划的协调性、提升城市各项基础设施的运行流畅度，更好地发挥给排水工程的社会属性。传统提升市政给排水工程协调性的方式是召集给排水工程涉及到的各部门专业人员成立设计部门，综合考虑各部门人员的建议，以此达成以协调性为基础的设计方案。如此不仅会牺牲部分设计中的科学性，还对人力资源造成浪费，应用BIM技术可以将给排水工程涉及到的所有相关环节进行辅助建模，设计人员可以通过计算机将给排水工程与其他城市基础设施的连接点进行重点设计，增加实际应用时的流畅程度。例如通过BIM 技术对给排水工程和城市绿化的连接进行优化，增设中水管道至城市公园和绿化带，利用中水系统进行灌溉，实现水资源的重复利用。

2 BIM 技术在市政给排水设计中的具体应用

2.1 管线三维模型

市政给排水工程建设重点是对给排水管线的布置，管道的材料、流量、直径、交替布置等因素都会直接影响给排水工程的建设质量。通过应用BIM 技术，可以将设计方案中的给排水管线建设成三维模型，使设计人员直观地发现给排水管线的布置情况，通过模拟运行，输入不同的供水和排水量，观察管线重要节点的流水量和承受能力，以此增强给排水工程设计的可靠性。同时在实际施工过程中，可以将给排水管线的三维模型打印，标注管道的直径、规格、材质，便于施工人员更好地完成建设任务、更加直观地落实设计方案，从而提升市政给排水工程的施工效率和质量。

2.2 工程量计算

首先利用BIM 技术将给排水工程以管道材料、直径、建设方式等进行分级分类，再利用三维模型获得更加全面的管线数据（包括管线长度、管线布置方式、管线运行参数），最后通过数据分析汇总，可以得到初步工程量数据。同时，可以通过BIM 技术制作工程量数据表，对重点环节的建设材料损耗、施工人力资源成本、大型机械设备成本进行统筹，与初步工程量数据集合，可以得到较准确的工程量数据[4]。当前市政工程多采取招投标的形式委托专业建筑公司进行建设，工程量大、建设复杂、涉及的人力资源和材料较多，所以给排水工程的工程量计算是招投标工作中的重点。更加准确、科学的工程量计算数据，可以使市政单位更好地对比各建筑公司的设计水平和综合实力，选择工程量最准确、设计方案性价比最高的建筑公司进行委托建设。建筑公司掌握精确的工程量数据，在提升自身竞争实力的同时，也可作为合同谈判时的有力武器，增加单位经济效益。市政给排水工程的工程量准确统计是实现工程建设成本控制的关键数据基础，市政给排水工程的管线数量较多，为保证工程效率，通常需要多处施工地点同时施工，因此会增加工程施工管理及施工环节的成本控制难度。而通过BIM 技术可以计算各施工地点的具体工程量，结合施工损耗、施工风险的不确定因素，得出科学的单位区域工程量数据，以此作为控制工具，从而实现整体给排水工程的成本控制。

2.3 管线设计出图

市政给排水工程遍布城市所有区域，在设计和施工时需要考量的因素众多。传统给排水工程建设采取整体规划、区域调整的方法，从市政给排水工程整体功能进行设计，在实际施工过程中遇到问题再进行相应的调整改变，建设效率较低、周期长、降低市民居住舒适度。应用BIM 技术可以在给排水工程设计阶段进行问题前置化处理，利用其良好的出图能力，通过图纸对实际给排水施工进行指导[5]。BIM 技术的管道设计出图对设计人员的专业素质具有一定要求，需要设计人员全面掌握给排水工程重点环节、充分发挥BIM 技术的优势，在给排水工程设计过程中利用全面、可靠的数据，充分结合自身设计经验，对管线设计进行合理的创新，管线设计图纸应具备全面性、指导性、应用性，从而通过管道设计图提升施工效率。以市政给排水工程遇到高层建筑时为例，高层建筑对于供水的水压具有更高的要求，为节约成本，可在高层建筑关键部分应用高压供水设备。此时可以应用BIM 技术打印管线图纸、高压供水设备安装图纸和高层建筑结构图纸，指导工人正确地安装高压供水设备，从而提升施工效率的提升、控制施工成本。

2.4 工程协同应用

为减少市政给排水工程建设对市民生活的影响，给排水工程大多采取分段建设的方法，并在保证工程质量的前提下尽量提升施工效率、减少施工周期。将BIM 技术应用于市政给排水工程，可以减少各施工环节的沟通成本、提升施工信息采集速度[6]。将BIM 技术和计算机制图软件相结合，可以增加施工细节的改动，绘制更加复杂的设计图纸；再通过信息通信技术，将各施工环节和总控制中心连接在一起，实时反馈施工具体情况、问题、进度；总控制中心根据反馈数据建立施工实际三维信息模型，并与初始计划建模展开对比，确保各施工环节的施工质量和进度在规定范围之内。利用BIM 技术可以实现各施工环节的完美契合，传统施工中，由于各施工环节的施工队伍不同，可能会出现连接时的不匹配，影响给排水工程的整体性能。BIM 技术可以通过建模从给排水工程整体考虑，在各施工环节具体落实，重点进行各施工环节连接处的匹配，增强给排水工程建设过程中的整体一致性。

2.5 碰撞检查

BIM 技术可以对建立好的管道三维模型进行碰撞检查，通过计算机模拟来检验管道结构、管道材质的合理性和承受能力。由于给排水工程的特殊性，在实际使用过程中会遭受污水腐蚀、土地内部挤压、人为破坏、冷热交替损耗等不良因素的影响，在传统给排水工程设计中，只能利用设计人员的经验来解决管道损耗的问题，因而可能会出现损耗预估不足，管道寿命降低或者损耗预估过量，管道建设成本超标的现象。通过BIM 技术可以将工程中可能出现的损耗进行数据采集，例如污水水流量、土地内部压力、冷热气温变化等数据；再输入BIM 系统中进行数据分析和综合测算，将管道三维模型通过测算数据进行不同等级的碰撞检查，从而实现对给排水工程管道预估损耗的最优方案，在保证管道使用寿命和使用功能的前提下尽可能控制成本[7]。另外，BIM 技术的碰撞检查还能避免给排水工程建设过程中对居民生活和城市交通的影响，保证在实际使用过程中的安全性，减少传统给排水工程建设周期长、施工质量控制不规范造成的交通拥堵和管道损坏现象。

2.6 可视化应用

2.6.1 建筑图形复原

在施工过程中，设计人员需要通过实际施工情况和相关数据反馈优化设计方案，但仅通过实际施工现场的图片和数据难以获得准确具体信息。通过BIM 技术进行实际施工现场的建筑图形复原，形成三维立体模型，设计人员可以借此进行针对性的设计方案修改。

2.6.2 增加信息传输的准确性

总控制中心和各施工环节的信息传输对整个给排水工程的协同作用至关重要，设计人员需要根据施工现场的数据进行设计方案升级，施工现场需要根据设计人员的反馈数据将设计方案落地，期间微小的数据误差都可能造成二次返工的现象，严重影响工程效率。BIM 技术的可视化应用可以增加图像数据的传输，辅助判断数字数据的实际特征，避免传输数据失真，增加信息传递的准确性和完整性。

3 结语

BIM 技术已经在不同建设项目中充分地证明其优异的指导协同性能，以及提升工程质量、效率的能力，例如在桥梁施工、房建工程、钢结构工程、地铁站建筑工程等，都体现出BIM 技术的应用范围广、可视化程度高、信息交互准确、三维建模具象程度高等优势。在市政给排水工程的设计和施工环节应用BIM 技术，能够为实际施工环节提供规范性指导，对施工过程中可能出现的问题进行前置化处理，避免安全隐患。市政给排水工程关乎民生，应以人为本，尽可能缩短工期、提升工程质量，相关部门可加强BIM 技术的应用程度，为城市建设工作赋能。