梅观高速清湖南段市政道路工程改造设计项目（以下简称梅观市政化项目），道路全长约8.49km，包含8个互通立交。本项目管廊长度约17.545km，涉及给水、雨水、污水、电力、通信、照明、燃气等市政管线（布设综合管廊）。地下管线密布，管廊管线构筑物冲突风险高。
设立建模目标 选定BIM软件
利用BIM软件开展梅观市政化项目综合管廊的建模工作，希望达到的总体目标是：
1.建模可以对综合管廊二维设计中难以预见的问题起到检验复核作用，及时反馈给管廊二维设计人员，以提高设计工作的准确性和时效性。
2.综合管廊BIM建模成果满足现阶段建设需求，且在BIM成果上超前。
3.通过梅观市政化综合管廊建模工作，为综合管廊开展BIM正向设计提供指导，并促进相关软件功能的二次开发。
要做到模型与图纸高度一致，这涉及BIM软件选用的问题。Microstation、OpenRoads Designer作为两款优秀的三维设计软件，具有二维绘图、三维建模及可视化渲染等多种功能，并且这两款软件可以提供一个良好的二次开发环境。这也能够满足我们开发综合管廊BIM建模工具，解决管廊BIM软件缺乏问题，提升工作效率。
建模关键点
基于选用的BIM软件平台，开展梅观市政化项目综合管廊建模工作，管廊主体结构模型的建立主要涉及平面、纵断面、横断面。主要思路为根据管廊平面、纵断面数据等二维设计资料，生成综合管廊3D定位中心线，然后将横断面垂直放置在中心线上，以生成管廊主体结构。对于主体结构之外的建筑节点，将建立的3D模型，按照平面及纵向位置，在管廊主体结构上准确定位放置。
综合管廊横断面
前期除综合管廊本身设计资料外，还需要收集道路、桥梁等会影响管廊设计工作的相关专业资料。基于Microstation或OpenRoads Designer软件平台，首先按照软件要求处理综合管廊二维横断面。
综合管廊二维CAD横断面
Microstation中绘制的综合管廊横断面
由于电力、通信工程电缆支架、给水排水管道支墩及再生水管道支架等均需间隔一定距离布置，因此将电缆支架、再生水管道支架、给排水管道支墩与综合管廊其他元素分开处理，做成三维模型，按照设计间距沿管廊正确位置放置。
电缆支架三维模型
再生水管道支架三维模型
给水管道支墩三维模型
在管廊三维定位中心线上，如何确定横断面元素与中心线准确相对位置，是我们需要解决的一个问题。管廊建模工作人员将此问题提交给二次开发技术人员，通过技术研发，在该平台上开发出了可以满足需求的插件工具，解决了遇到的困难，并提高了管廊建模工作效率。同时，插件工具也在不断升级改进，起初使用存在诸多限制与不便，通过将软件制作管廊模型过程中遇到的问题，及时反馈给研发团队的这样一个沟通过程，最终研发出方便快捷的软件工具。从利用BIM技术的实践角度来看，在三维设计软件中进行管廊建模的工作，与软件二次研发存在相辅相成的促进作用。
综合管廊三维定位中心线
在综合管廊建模过程中，管廊三维定位中心线的生成至关重要，鉴于现阶段无法直接利用管廊二维高程数据生成中心线纵断面，只能根据管廊纵断面绘制三维定位中心线纵向高程数据，此过程可在OpenRoads Designer软件中完成。为保证定位中心线高程的准确性，绘制过程中需要开启精确绘图模式，按照管廊桩号及对应高程绘制。这样也有利于管廊高程数据在不同设计阶段发生变化时，可以只修改变化段的数据，而无需全段修改，从而节省时间。
综合管廊建筑节点
综合管廊的另一个重要组成部分是吊装口、通风口、逃生口、检修通道等建筑节点。以往我们接收到的上述建筑节点设计成果都是以平、纵、剖二维三视图的形式呈现。
可以看出二维设计中，要展示清楚某一建筑节点，需要图纸数量较多，且效果不直观。下图是根据建筑节点CAD二维图纸建立的不同节点模型。
建筑节点模型
对比二维设计图纸，通过BIM软件建立的建筑节点模型，效果直观且容易理解。
除以上总结的综合管廊建模基本关键点之外，三维设计软件具有强大的实用功能。在模型建立完成后，可以利用相应工具对模型进行剖切，生成剖面图与模型联动，并同步修改，避免设计人员单纯依靠经验和想象，造成设计误差。但在某些特殊情况下，三维软件需要手动绘制实现模型的剖切，比如两个接入口成170度交角，需要做非垂直的折剖。
综合管廊模型建立之后，工作人员可以通过多种方式进行工作汇报。这种利用三维软件进行综合管廊设计的方式，不仅将管道的各类信息清晰、完整、直观地呈现在施工人员和设计人员面前，还能够利用数字技术，检测管道使用中的数据，避免管道冲突或运行不畅等问题的发生，十分有利于市政地下管道的综合、协同管理。
尚待解决的问题
综合管廊模型在折角处会出现管廊结构、管道变形、支架错位等情况。特别是在较短距离范围内发生转折角度较大时，上述情况更为严重。
管线变形、支架错位
管廊结构变形
针对该问题可以提醒管廊二维设计人员，在设计过程中注意管廊结构的优化，以保证结构合理稳固且节约建材资源等。与此同时，需要BIM研发团队进一步研究更适用于细节处理的相关软件，以提高三维建模的准确性与高效性。
在进行梅观市政化项目综合管廊建模工作的过程中，BIM技术为设计工作带来的便利得到了充分体现。虽然仍存在一些智能化程度不足的地方，例如管廊定位中心线还无法利用数据直接生成、管廊建筑节点模型需要根据平面桩号位置手动放置等问题。但BIM作为一项在二维设计基础上创新改进而来的网络技术，对于开展综合管廊BIM正向设计起到了重要的推进作用，未来仍需设计及研发人员投入更多的精力，迎来BIM技术更广阔的前景。
本文刊载 / 《桥梁·BIM视界》杂志 2018年 第4期 总第7期
作者 / 杨双
作者单位 /中交第一公路勘察设计研究院有限公司
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