BIM在室外管线的应用与市政信息系统的连接初探-许成汉

80许成汉广东省建筑设计研究院深圳分院副院长，高级建筑师，国家一级注册建筑师。主要代表作品：广州报业文化中心、深圳海上世界酒店商业办公综合项目、广州绿地智慧广场综合体、深圳万象城等大型复合综合体项目，猎德村旧村改造等社会工程，万科四季花城、招商金山谷、中海花城湾等人文生态低碳住宅小区。伍瑶熙广东省建筑设计研究院深圳分院BIM设计中心组长。主要代表作品：广州太古汇、中国散裂中子源主装置区、华润深圳湾总部大厦等。黄伟勋广东省建筑设计研究院深圳分院副总建筑师，高级建筑师，国家一级注册建筑师。主要代表作品：创鸿汇苑、华润小径湾项目、广州报业文化中心等办公、酒店、商业综合体项目。ThepreliminaryresearchandapplicaTionofBiminTheouTdoorpipelineandTheconnecTionofThemunicipalinformaTionsysTemBim在室外管线的应用与市政信息系统的连接初探BIM在建筑行业内已得到了较为广泛的应用，可以利用其解决建筑信息化过程中的很多问题，如信息孤岛、信息断层等。此外，BIM在铺设室外地下管线的应用中同样发挥着重要的作用，可以利用BIM将室外地下管线与市政建设信息化连接起来。从室外地下管线入手，对BIM延伸到市政信息化的设计、建设和管理提出一些应用初探，借以探讨室外地下管线与BIM信息之间联系的可能性。城市管线建设现状作为城市重要组成部分的地下管线，是维系城市整体运行的“生命线”。城市市政工程管线种类繁多，常见的有给水、中水、污水、雨水、绿化、供热、供电、照明、通信、网络、有线电视、燃气、工业管线等。在许多城市中，大雨内涝、埋地管线误毁等事故频繁发生，地下管线的建设和使用现状令人堪忧。由于地下管线隐蔽性较强，施工中容易造成误损，特别是老城区的地下管线铺设年代久远，具体情况较为复杂，问题繁多。全国45%的管线事故是由于管线信息不全，导致第三方挖掘施工造成损毁。城市基础设施建设，要重视地上，更要重视地下。地下管线建设必须明确执法主体，依法进行管理，改变各自为政、多头管理、标准不一的局面。改变地下管线的设计、施工、探测部门信息不畅通的现状，协调管理，将地下管线资料和实际统一。BIM辅助项目推进利用BIM软件可以做到三维设计与平面设计同步进行，达到设计三维可视化。项目的修改可及时反映到BIM模型，同时通过BIM模型发现问题后也可及时修改设计。BIM是信息累加的管理过程，而设计是信息链的源头。室外管线的竖向设计向来是重点和难点，其涉及的专业多，对各专业共同协作程度要求高，从整体到局部都需要全面考虑。BIM的信息平台可以达成多专业协同设计，在项目推进过程中，设计和校对同时进行，可提前发现专业间设计的冲突并进行相应的协调和处理，加快项目进程。在三维模型环境下，通过软件自动侦测和人工观察能够快速、准确地发现传统二维环境中不易发现的不同专业间的冲突，大量减少设计中在多方配合、快速建设的前提下可能带入施工阶段的设计问题。可视化的模型能让设计施工人员方便地找出项目重点部位，用BIM模型进行可视化汇报交流、论证方案、推敲设计，解决重要节点出现的问题。BIM•设计81在复杂地质结构和施工难点的部位，BIM可提供便于施工现场各方交流沟通的平台，能够让项目各方人员进行工作协调、施工方案模拟、可行性讨论和验证，减少由于传统施工图纸精度低而导致的施工问题，及时排除风险隐患，减少由此产生的变更和协调成本，实现缩短工期、提高现场工作效率的目标。以往在布置路边的给排水井盖、电力电信井盖等过程中，开发商和设计单位基本不重视排布是否美观、效果图是否属实等问题，导致建成后存在遗憾。构建多专业协同与集成的系统BIM平台，使以往普通的井盖位置在BIM模型中可以直观地显示出来，提前预览整体环境效果，改善工程质量，提升城市的形象价值。BIM的通用性应用造成地下管线问题频发的最重要原因是信息化程度不足（各方信息不对称、信息不流通等）。BIM在整合工程信息方面有较高的自由度和共享流通能力，可以借助多种手段（如gbXML、IFC、Excel及ODBC数据库等）进行输入、输出和保存项目信息。其中Excel是通用性较强的信息格式，大部分信息管理软件都能完美存取其中内容，BIM通过Excel可以很好地融入市政信息管理的大平台，为智慧城市、GIS等提供便捷的接入口。信息处理需要综合应用多种技术手段，才能全面、灵活地对信息进行过滤、数据处理和导出。如Revit软件可以通过明细表对构件信息进行提取，但需要借助Dynamo插件的辅助来提取定位点坐标等信息。而对建BIM模型三维表达城市地下管线问题复杂某CBD一甲级写字楼的正门场地平面设计与三维保持一致多专业间三维空间碰撞校审82筑项目来说，信息共享的好处在于能够接驳到市政或城市地理信息库，确保项目的地理信息和地质地形等信息是准确、最新的。“中石化地下石油管线爆炸”等危险特发事件屡屡出现，敲响了地下管线等隐蔽工程的安全警钟。BIM能将大部分设计施工过程中的信息，完整、系统地记录和提取。其中既包括埋地标高、平面位置、型号等形态信息，也包括安装时间、施工负责人、施工掩埋情况、敷设方式、材料厂家、材料批次、合格信息、材料使用年限、说明、构件ID、超链接文件等非形态信息。只要在设计、施工和运维过程中注意对信息进行录入和校对，就能够利用BIM建立一整套行之有效的信息数据库。在“隐蔽工程”施工过程中，借助信息化管理的手法让地下“隐蔽工程”不再“隐蔽”。BIM具有真实坐标和地形，能够利用数字化管理各种资源的所在位置、状态与分布情况等信息，对危险品存放、易燃易爆管道有更好的实时整体监控管理，为紧急调度、应急指挥、应急资源配置等工作提供快捷完善的信息。每一条管道构件都有独立的ID，设计和施工方只要规范输入信息，就可以获得日后修理维护等需要的信息支持。如地下管道和构件，在使用过程中都会有损耗，为保证能长期稳定地使用，在管道的数据库中存储安装的日期、材料的使用年限、维修的最大值等，可以设置提醒信息，有效避免材料和构件超过工作年限，为城市发展提供稳定保证。BIM与三维场地设计BIM不仅是一份三维地形图纸，更是一个信息系统，它可以通过各种相关格式，把各方提供的带有地质结构的模型导入或链接到同一个BIM模型中，形成全面的信息化模型。在山地建设的项目中，其室外管线与山地地形相结合的设计难度更高，借助三维信息化辅助设计会为此类项目带来更好的开发效果。在还未完善地理信息系统的情况下，在工程前期方案阶段一般只能提供较小比例尺二维地形图，实用性和时效性都不理想。而进行重新测图绘制会耗费大量时间，耽误工程进度。借助三维技术，结合Google或其他大数据厂家的地理信息，通过Civil3D修正并快速转换至BIM中，形成三维的场地使用Dynamo提取各种信息信息导出至Excel中管道或构件均带有丰富的信息使用googlemapper读取SRTM数据三维信息为设计规划提供可视化平台83信息，为前期的设计规划方案提供直观的数据参考，能够快速推进项目进入方案分析阶段，争取宝贵的开发时间，为决策提供信息支持和辅助。开发地形复杂的项目时，在暴雨季节，地势低洼的区域容易形成汇水区而产生“内涝”现象。在设计初期很难提前准确地绘制汇水区的范围和分布情况，可以利用BIM的三维地形辅助模拟雨水流向和汇水区域范围，在设计前期就可以减少极端天气对后期建设和运营的影响，降低风险。BIM与市政综合管廊综合管廊又称共同沟，是实施统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下用于敷设市政公用管线的市政公用设施，是城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道。综合管沟在交通繁忙、开挖难度大、地下空间狭小的路段有着明显的优势，而且扩容和维护管线不需再挖填，对城市管线长期维护和建设尤其有益。综合体项目涉及专业较多，如地下空间、园林、地铁附属物和其他结构等都有可能影响室外埋管和管廊的布置。而部分大型综合体会有小型的综合管廊末端接驳，建议在设计过程使用BIM的三维设计，有效减少设计施工过程中的问题，减少施工防线。BIM信息记录本着“谁的工作，谁负责”的原则，在BIM信息记录的“模糊地带”，应当视项目情况权衡利弊后安排输入。具体可以分为三部分内容：（1）设计阶段的信息由设计单位输入，在设计过程中使用BIM做好构件信息的设计录入。（2）施工阶段的竣工信息，由施工单位负责。除了工人，建议配有BIM或信息处理能力的管理人员。要求输入数据必须和现场一致，每个“隐蔽工程”或关键节点应该拍照并记录在BIM模型的超链接文件夹中。施工各种信息可以借助二维码云端信息同步手段，使云端服务器信息和现实保持一致。（3）运维阶段，由运营单位来整理模型信息（如应急信息、空间定位、维护历史、信息集成、存档、调取、修改等），使信息与模型组合更方便运营使用。三个阶段各方都要对资料的准确性负责，后者也需要复核前者资料的准确性，才能保证工程的“长治久安”。信息格式和交互则需要制度规范约束，才能真正发挥管理的作用。结语传统二维图纸存储的信息及其调配管理的效率已不能满足现代工程的需求，三维BIM模型具有储存的信息量大、方便管理和提取等优势，可以有效减少信息错误和丢失等问题，达到提高工程效率、工程质量和经济效益的目标。目前，我国建设行业信息化程度还在初级阶段，信息化道路还很漫长，有赖于各方共同努力，共同推动BIM的应用和发展。管廊示意图管廊示意图某建筑接驳处局部剖面某科学装置管廊隧道