梅觀高速清湖南段市政道路工程改造設計項目（以下簡稱梅觀市政化項目），道路全長約8.49km，包含8個互通立交。本項目管廊長度約17.545km，涉及給水、雨水、汙水、電力、通信、照明、燃氣等市政管線（佈設綜合管廊）。地下管線密佈，管廊管線構築物衝突風險高。
設立建模目標 選定BIM軟件
利用BIM軟件開展梅觀市政化項目綜合管廊的建模工作，希望達到的總體目標是：
1.建模可以對綜合管廊二維設計中難以預見的問題起到檢驗複核作用，及時反饋給管廊二維設計人員，以提高設計工作的準確性和時效性。
2.綜合管廊BIM建模成果滿足現階段建設需求，且在BIM成果上超前。
3.通過梅觀市政化綜合管廊建模工作，為綜合管廊開展BIM正向設計提供指導，並促進相關軟件功能的二次開發。
要做到模型與圖紙高度一致，這涉及BIM軟件選用的問題。Microstation、OpenRoads Designer作為兩款優秀的三維設計軟件，具有二維繪圖、三維建模及可視化渲染等多種功能，並且這兩款軟件可以提供一個良好的二次開發環境。這也能夠滿足我們開發綜合管廊BIM建模工具，解決管廊BIM軟件缺乏問題，提升工作效率。
建模關鍵點
基於選用的BIM軟件平臺，開展梅觀市政化項目綜合管廊建模工作，管廊主體結構模型的建立主要涉及平面、縱斷面、橫斷面。主要思路為根據管廊平面、縱斷面數據等二維設計資料，生成綜合管廊3D定位中心線，然後將橫斷面垂直放置在中心線上，以生成管廊主體結構。對於主體結構之外的建築節點，將建立的3D模型，按照平面及縱向位置，在管廊主體結構上準確定位放置。
綜合管廊橫斷面
前期除綜合管廊本身設計資料外，還需要收集道路、橋樑等會影響管廊設計工作的相關專業資料。基於Microstation或OpenRoads Designer軟件平臺，首先按照軟件要求處理綜合管廊二維橫斷面。
綜合管廊二維CAD橫斷面
Microstation中繪製的綜合管廊橫斷面
由於電力、通信工程電纜支架、給水排水管道支墩及再生水管道支架等均需間隔一定距離佈置，因此將電纜支架、再生水管道支架、給排水管道支墩與綜合管廊其他元素分開處理，做成三維模型，按照設計間距沿管廊正確位置放置。
電纜支架三維模型
再生水管道支架三維模型
給水管道支墩三維模型
在管廊三維定位中心線上，如何確定橫斷面元素與中心線準確相對位置，是我們需要解決的一個問題。管廊建模工作人員將此問題提交給二次開發技術人員，通過技術研發，在該平臺上開發出了可以滿足需求的插件工具，解決了遇到的困難，並提高了管廊建模工作效率。同時，插件工具也在不斷升級改進，起初使用存在諸多限制與不便，通過將軟件製作管廊模型過程中遇到的問題，及時反饋給研發團隊的這樣一個溝通過程，最終研發出方便快捷的軟件工具。從利用BIM技術的實踐角度來看，在三維設計軟件中進行管廊建模的工作，與軟件二次研發存在相輔相成的促進作用。
綜合管廊三維定位中心線
在綜合管廊建模過程中，管廊三維定位中心線的生成至關重要，鑑於現階段無法直接利用管廊二維高程數據生成中心線縱斷面，只能根據管廊縱斷面繪製三維定位中心線縱向高程數據，此過程可在OpenRoads Designer軟件中完成。為保證定位中心線高程的準確性，繪製過程中需要開啟精確繪圖模式，按照管廊樁號及對應高程繪製。這樣也有利於管廊高程數據在不同設計階段發生變化時，可以只修改變化段的數據，而無需全段修改，從而節省時間。
綜合管廊建築節點
綜合管廊的另一個重要組成部分是吊裝口、通風口、逃生口、檢修通道等建築節點。以往我們接收到的上述建築節點設計成果都是以平、縱、剖二維三視圖的形式呈現。
可以看出二維設計中，要展示清楚某一建築節點，需要圖紙數量較多，且效果不直觀。下圖是根據建築節點CAD二維圖紙建立的不同節點模型。
建築節點模型
對比二維設計圖紙，通過BIM軟件建立的建築節點模型，效果直觀且容易理解。
除以上總結的綜合管廊建模基本關鍵點之外，三維設計軟件具有強大的實用功能。在模型建立完成後，可以利用相應工具對模型進行剖切，生成剖面圖與模型聯動，並同步修改，避免設計人員單純依靠經驗和想象，造成設計誤差。但在某些特殊情況下，三維軟件需要手動繪製實現模型的剖切，比如兩個接入口成170度交角，需要做非垂直的折剖。
綜合管廊模型建立之後，工作人員可以通過多種方式進行工作彙報。這種利用三維軟件進行綜合管廊設計的方式，不僅將管道的各類信息清晰、完整、直觀地呈現在施工人員和設計人員面前，還能夠利用數字技術，檢測管道使用中的數據，避免管道衝突或運行不暢等問題的發生，十分有利於市政地下管道的綜合、協同管理。
尚待解決的問題
綜合管廊模型在折角處會出現管廊結構、管道變形、支架錯位等情況。特別是在較短距離範圍內發生轉折角度較大時，上述情況更為嚴重。
管線變形、支架錯位
管廊結構變形
針對該問題可以提醒管廊二維設計人員，在設計過程中注意管廊結構的優化，以保證結構合理穩固且節約建材資源等。與此同時，需要BIM研發團隊進一步研究更適用於細節處理的相關軟件，以提高三維建模的準確性與高效性。
在進行梅觀市政化項目綜合管廊建模工作的過程中，BIM技術為設計工作帶來的便利得到了充分體現。雖然仍存在一些智能化程度不足的地方，例如管廊定位中心線還無法利用數據直接生成、管廊建築節點模型需要根據平面樁號位置手動放置等問題。但BIM作為一項在二維設計基礎上創新改進而來的網絡技術，對於開展綜合管廊BIM正向設計起到了重要的推進作用，未來仍需設計及研發人員投入更多的精力，迎來BIM技術更廣闊的前景。
本文刊載 / 《橋樑·BIM視界》雜誌 2018年 第4期 總第7期
作者 / 楊雙
作者單位 /中交第一公路勘察設計研究院有限公司
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