BIM技術應用于市政綜合項目的探索與實踐

海棠灣海榆東線市政道路改造工程設計施工總承包(EPC)項目：合同內(nèi)容包括海棠灣海榆東線市政道路（藤橋西河段至海岸大道路口段，K0+000~K9+425.2）范圍內(nèi)道路、橋梁（涵）、交通、給排水、照明、綠化、綜合管廊（綜合管廊、控制中心樓、消防泵房、電氣、消防及監(jiān)控設施設備等），青田水廠原水輸水管改造工程（原水輸水管、加壓泵站、變配電間、綜合樓、電氣、給排水、消防及設施設備等）。項目采取設計、采購、施工（EPC）總承包模式，項目總造價12.35億元，合同工期910天。

市政化改造道路長度9.42km，寬42m，主干路，瀝青混合料路面；

青田水廠原水輸水管線于一級加壓泵站處，沿規(guī)劃道路敷設兩根DN1400 預應力鋼筒混凝土管（PCCP）至海榆東線K0+180后，再沿海榆東線敷設至青田水廠配水井，管道敷設線路長度為19.5Km，設計輸送原水規(guī)模為27.5萬m3/d。

在海榆東線本次改造范圍內(nèi)道路左側深約2m 處建設混合型綜合管廊1 條，長約7.7 km，寬5.45m，高5m（凈寬4.55m，凈高4.0m），鋼筋混凝土結構；根據(jù)監(jiān)控中心的位置，綜合管廊在K6+024處預留支線管廊與控制中心連接；綜合管廊內(nèi)設置有:給水管(DN400)，中水管(DN400)，水廠連通管(DN800)、電力(24回l0KV， 12回110KV)、通信(24孔)。管廊配置：1.防火門及通風口，2.投料口，3.管線接出口，4.預埋件，5.排水，6.管道及電纜支吊架，7.標識，8.電氣，9.監(jiān)控與報警，10.消防。

項目中標后再次踏勘時發(fā)現(xiàn)由于多種因素導致施工環(huán)境發(fā)生較大變化，原有基礎資料不能完全適用；在道路改造范圍內(nèi)，施工前的管線刨驗顯示地下管線較物探圖更為繁多；項目背山臨海，地質條件復雜······

項目采用“四新（新技術、新工藝、新材料、新方法）”輔助項目推進，BIM在設計及施工過程中起到了較好的作用，且在各專業(yè)均有所應用，以購買Bentley軟件為例，馬頭崗污水處理廠二期泥區(qū)處理工程進行了工程實踐（ABD+ OpenPlant + MicroStation），建模及出圖取得了良好的效果；山西臨汾市快速交通專項規(guī)劃充分體現(xiàn)了PowerCivil的實用性；ABD在多個綜合管廊項目的節(jié)點中得到了充分的應用。但是對于較為復雜的市政綜合項目，并未推進到施工配合階段，仍以圖紙校審為主，模型的使用壽命相對較短。

從工程實際角度出發(fā)，構建項目的BIM，如果僅是給專家或業(yè)主“展示”的三維模型，模型構建完成后未再作修改或調整，這樣的模型是“死”模型，模型構建完成也就完成了自身的使命；我們更多的是要一個“活”模型，既能反映設計狀況，又能根據(jù)工程實際需要進行模型調整，通過專業(yè)之間配合，在模型的生命周期內(nèi)發(fā)揮最大的作用，一直到竣工。

隨著技術的發(fā)展，目前推進BIM，對于大部分工作，計算機硬件已經(jīng)不再是瓶頸，除了模型的構建，依托模型對工程設計進行分析，可以進一步完成渲染以及動畫部分的工作；根據(jù)相關資料，越是管線復雜的項目，應用BIM的價值越大。

基于“建筑是重要的，圖紙是影子”的原則，選擇BIM輔助工程推進，并不是說BIM可以主導一切或能解決一切問題，主導因素仍然是設計人；借助BIM，可以更好的傳遞和表達設計意圖，將精力集中到設計階段和解決工程問題階段；通過一個項目進行BIM的工程實踐，反思設計優(yōu)化空間，完善工作流程，是設計與施工的雙贏。

由于本工程屬于EPC項目，設計單位牽頭主導，考慮到BIM建模與傳統(tǒng)CAD在工作效率和方式上存在差異，目前施工圖期間直接采用BIM設計及出圖尚未取得突破性進展，本課題基于繪制完成的施工圖，進行面向施工的建模，也就是“翻模”；隨著施工推進，模型會進一步完善及改進，目的在于輔助施工組織與管理。

2、課題意義

2.1 管線綜合

市政綜合項目尤其改造項目涉及專業(yè)廣泛，包括道橋水暖涵，雨污訊電燃等，各專業(yè)相互獨立同時又需要密切配合。施工圖的繪制，未采用協(xié)同平臺的情況下，各專業(yè)除了內(nèi)部校審還需要相互會簽以保證圖紙及設計的嚴謹性，各專業(yè)將自身設計交付到管線綜合人員，管綜結果反饋給各設計師，各專業(yè)根據(jù)管綜調整設計并進行“返圖”（將其他專業(yè)管線反饋到本圖紙）。而不論是否采用協(xié)同平臺，由于二維圖紙中常采用標高表述管線之間或管線與構筑物之間相互關系，不能體現(xiàn)管道壁厚，無法直接準確度量相互之間凈距，導致管綜成為進度控制因素，而設計變更時管線綜合顯得更為重要。管綜工程師存在任務重、責任大、風險高的特點。一旦管綜人員不再跟進該項目，接手人員需要較長時間熟悉項目，處理項目上的問題則需要更長的時間。亟需能準確表達、直觀表現(xiàn)、能與設計互動的工作流程，同時，要體現(xiàn)“設計的生命周期”。

2.2 專業(yè)配合

另一方面，以本項目為例，橋涵專業(yè)的雨水箱涵屬于構筑物，工藝的綜合管廊也屬于構筑物，考慮到覆土厚度和避讓原則，常有管廊在箱涵下方的情況出現(xiàn)，屬于單獨設計并相互配合，但屬于“弱結合”，管廊的埋深增加會導致基坑加深、土方量增大，支護體系及降排水措施調整、管廊坡度變化等，進一步加大投資；實際上可以加大專業(yè)之間的配合深度，進行設計優(yōu)化，實現(xiàn)“強結合”，把該節(jié)點管廊與箱涵作為整體進行設計，再考慮沉降縫與防水措施，可以避免前述問題，管廊高程可以提高1m以上，對于管廊后期的運營維護都有很大的好處。實現(xiàn)“強結合”，除了設計師的配合，還需要實現(xiàn)可視化，一方面將直觀表現(xiàn)成果，有助于進一步分析設計的優(yōu)缺點，另外快速表達設計意圖，加快校審進度。

2.3 設計變更

有別于水廠及泵站項目，市政項目管線權屬單位多，新建與切改影響范圍廣，施工面呈條帶狀，自然環(huán)境及地形地貌變化較快，該因素導致物探圖及地形圖具有較強的時效性。由于基礎資料和外界環(huán)境的變化導致的設計變更較多，雨污水管道作為重力流管線在高程調整時較為復雜，管線綜合的工作量較大，針對復雜節(jié)點，二維圖紙較難表述。市政工程施工常有分段分專業(yè)施工的特點，施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)未探明的管線及構筑物，如何快速有效的解決問題顯得尤為重要，一方面現(xiàn)場配合人員未必是該專業(yè)的工程師，另一方面如何向總部準確的描述該狀況或提出的解決方案被認可也不容易實現(xiàn)。

項目推進過程中，發(fā)現(xiàn)如下問題：

管線方面，受各種因素影響，管線權屬單位不一定完全掌握地下管線情況；物探儀器針對深度超過3m的管線難以準確判斷深度與位置；部分管線及構筑物施工完成后并未在城建部分存檔，上述因素均可能導致變更。

另外變更源自設計本身，設計時考慮了建成后路面與原始地形的高差，某處設置擋墻，而忽略附近居民車輛駛入建成道路的方式；雨水接入現(xiàn)狀箱涵就近引入河道，但原箱涵設計之初主要排除道路外地面水，未考慮路面水，同時箱涵流量加大后，周邊泄水渠負荷不夠，可能導致雨水溢流淹沒附近居民的房屋基礎；原始地形圖高程點采集數(shù)量不夠，未能完全體現(xiàn)地形地貌和建構筑物的關系，某處房屋高出地面2m，管道挖深較大，支護體系施工及拆除風險較大。

規(guī)避上述問題，除了加密高程點數(shù)量，設計人員還可以在現(xiàn)場踏勘時盡可能保證多的影像記錄，當設計人不再跟進項目或者現(xiàn)場條件發(fā)生較大變化，可能需要新設計人前往現(xiàn)場再次踏勘，外阜項目會因此產(chǎn)生較高的費用。如果采用傾斜攝影技術，通過航拍構建實景模型，設計人及校審人員可以通過網(wǎng)盤或云在短時間內(nèi)了解現(xiàn)場情況，提出安全可靠的解決方案，對于EPC項目，既提高了處理效率，又能節(jié)省大額差旅費用，降低成本。

2.4 施工組織與管理

市政工程項目隱蔽工程多，反復開挖容易導致壓實度質量波動，回填不均；在施工前如果圖紙梳理程度不夠，施工先后順序顛倒，易造成淺管先埋下，深管再挖開；專業(yè)分包隊伍多，存在交叉施工，一旦出現(xiàn)錯漏碰缺，易導致窩工費及工期延宕，提升項目成本；施工計劃內(nèi)的工程量需要計量，包括管道長度、混凝土方量、土方開挖及倒運數(shù)量，該工作需要耗費較多的人力；針對上述情況，一方面采用無人機進行實景建模，進行工程概覽；航拍圖片可以處理成點云，進一步構建地模，借助CIVIL板塊進行工程土方分析；對各構筑物進行分拆（例如：底板+側壁+頂板）并構建模型，進行工程量統(tǒng)計；將各專業(yè)模型拼裝后形成總裝BIM，輕松梳理各處相互關系，預見性的進行施工組織設計；借助總裝BIM進行碰撞檢測，降低錯漏碰缺的幾率。

小結

結合上述分析，針對市政綜合項目，尤其EPC項目，在工期緊、任務重、配專業(yè)多的背景下，既想保證工程設計安全可靠，又要多快好省的進行施工，保證收益的最大化（控制成本的同時進行精益管理），BIM可以作為工程建設輔助手段進行全方位的優(yōu)化。從軟件使用角度分析，可以采用Bentley軟件，在擁有通用平臺的基礎上，一方面各專業(yè)有相應的配套建模軟件，另一方面將各專業(yè)模型進行整合應用具有實際工程意義。依托海棠灣海榆東線市政道路（藤橋西河至海岸大道路口段）改造工程施工設計總承包（EPC）項目，探索分析Bentley軟件一站式解決市政綜合項目的可能性與應用程度，為院內(nèi)類似項目提供一定的參考。

3、目標

本次建模針對道路工程、原水工程、綜合管廊工程、廊內(nèi)管線出線（電力、通訊、中水、給水、廊內(nèi)集水池）、橋涵工程、雨水工程、污水工程。針對綜合管廊的節(jié)點進行建模（廊內(nèi)管線、預留預埋、消防、支吊架、支墩、廊內(nèi)排水），建模范圍K1+774~K9+424.4。

3.1 模型構建方面

1、構建“準”模型，準確、實用；

2、針對影響施工組織與管理的重要專業(yè)進行模型的構建

3.2 模型實際應用方面

1、借助建模的結果更好的進行施工組織與管理，充分了解隱蔽工程先后施工次序，避免工序反復造成損失；

2、結合模型進行設計的優(yōu)化，避開二維設計盲區(qū)，針對復雜節(jié)點進行充分分析，解決工程實際問題

3、優(yōu)化設計流程，形成BIM與設計的互動，延續(xù)模型的生命周期

4、解決錯漏碰缺（管線與管線、管線與結構、結構與結構）

3.3 BIM在項目各階段的應用價值與切入時間分析

結合本次建模，探討各設計階段BIM應用的可能性，應用的方式與切入的時間節(jié)點，BIM構建模型的深度。

3.4 市政綜合項目BIM建模的標準化

結合該工程，摸索各專業(yè)的建模流程，分析專業(yè)之間配合方式，將BIM建模流程標準化，提高建模效率與實用性。

4、軟件平臺選擇、基礎資料

本次建模著重綜合管廊、原水管道，市政給排水管道與道路工程的相互關系（K1+774~K9+425.2），便于施工組織并在施工之前解決錯漏碰缺問題，施工過程中針對復雜節(jié)點進一步優(yōu)化設計，避免窩工與索賠。

本次建模軟件全部采用Bentley公司軟件，目的在于減少不同軟件間的格式轉換，盡量“一站式”解決建模問題，其中MicroStation為通用技術平臺。

4.1 建模軟件

航拍及點云處理：Acute 3D，Point Tools；

道路建模：Power Civil China

綜合管廊節(jié)點建模：

主體結構：MicroStation

橋架、給排水、出線管道閥門：OpenPlant

管廊平縱：Power Civil China

市政給排水、原水管道建模：Power Civil 下SUE板塊

水錘模擬及分析：HAMMER v8i

節(jié)點渲染：LumenRT

關鍵幀及路徑動畫：MicroStation

Bentley軟件更新較快，對于軟件版本的選擇，英文版的更穩(wěn)定，不一定全部采用最新版，可以根據(jù)自身熟悉程度甄別性選擇。

4.2 參考書籍及資料

1) 《MicroStation工程設計應用教程（表現(xiàn)篇）》

2) 《MicroStation工程設計應用教程（制圖篇）》

3) 《AECOsim Building Designer協(xié)同設計管理指南》

4) 《AECOsim Building Designer使用指南指南?設計篇》

5) 《Bentley BIM解決方案應用流程》

5、建模進度計劃與模型標準

（1）模型準備階段（2016年11月18日~2016年11月30日）

建模人員分析梳理施工圖紙，保留必備資料，剔除冗余部分，多與設計人員溝通；熟悉建模軟件，研習軟件教程，規(guī)范建模流程，避免重復工作；如果條件具備，設計人對自身設計圖紙建模更佳。

專業(yè)內(nèi)考慮模型文件等級，圖層控制、材質賦予及貼圖；專業(yè)間設定文件保存版本，文件參考深度控制，盡量風格一致，便于管理與使用。

（2）確定建模流程階段（2016年12月1日~2017年1月31日）

建�；�于“由易到難，由點及面，由淺及深，由粗及細”的原則

各專業(yè)建模切入點從標準段或較易處理節(jié)點開始，構建小范圍的模型，摸索實現(xiàn)不同專業(yè)之間模型拼裝，該階段模型要求各專業(yè)模型“像”，對模型的精細程度及材質和顯示方式等要求不高，起到“四梁八柱”的骨架作用。試拼裝成功后，各專業(yè)模型深化構建，仍以小范圍為主，模型構建的LOD加深，構配件尺寸及材質細化，重復前述拼裝工作，對拼裝后的模型進行“分合”分析，結合需求的表現(xiàn)形式，控制模型各專業(yè)的顯示樣式；根據(jù)展示內(nèi)容控制參考文件的嵌套深度，反向控制文件等級；根據(jù)操作模型的速度及效率提出模型“輕量化”措施，使模型占容�。ㄎ募�大小盡可能�。�，信息量大（保證模型足夠信息量），實現(xiàn)靈活操作。

該階段較為重要，需要反復進行嘗試，確定合適的工作方式和建模流程，為后續(xù)工作打好基礎。

（3）模型構建及組合階段（2017年2月1日~2017年3月31日）

選擇合適的模型拼裝框架，如圖5.1~5.3所示，展示的是不同的拼裝方式。結合自身建模經(jīng)驗，不推薦A方式，該方式在后續(xù)模型控制及渲染導入階段存在較大的問題。

拼裝方式B與C可以根據(jù)自身需求選擇，各有利弊。分析A與BC，明顯的區(qū)別在于模型細分。

結合第二階段的試驗結果，將各專業(yè)的建模范圍擴大。

節(jié)點比標準段耗費的精力要多，選擇代表性節(jié)點建模，模型構建拼裝完成后，與設計人員對接，一方面完善模型，另一方面設計人可以通過匯總各專業(yè)信息的模型研究設計是否有優(yōu)化空間，建模與設計形成良性互動。

結合第二階段的建模流程，根據(jù)選定的模型框架，各專業(yè)完成本專業(yè)的模型。模型構建過程中，與設計人員同步推進，隨時發(fā)現(xiàn)問題隨時解決。

對各專業(yè)模型進行總裝，根據(jù)電腦處理能力選擇合適的拼裝范圍或文件參考深度。同時需要考慮臺式機處理能力與筆記本運行速度的差異，防止“臺式機上跑得快，筆記本上轉不動”的現(xiàn)象。

Figure 5.1 模型拼裝方式A

Figure 5.2 模型拼裝方式B

Figure 5.3 模型拼裝方式C

（4）碰撞檢測及設計調整階段（2017年4月1日~2017年4月30日）

該階段為BIM與設計的互動階段，也是本課題的重要內(nèi)容。

模型按區(qū)塊分專業(yè)拼裝完成后，分析碰撞檢測的相關專業(yè)，為提高運行速度，控制參考文件的深度，卸載無關部分。

碰撞檢測內(nèi)容：管道與管道，管道與管廊結構、管廊與給排水附屬設施（檢查井、閥門井、箱涵等）、管廊節(jié)點與道路結構層等，根據(jù)碰撞檢測結果調整工程設計。

對于設計的調整，可以分為兩種類型，一種是BIM中直接調整，最后反饋到藍圖；另一種是在CAD中調整后，將數(shù)據(jù)導入BIM模型，重新進行碰撞檢測。如果建模人員為設計師，建議采用第一種方式，給排水專業(yè)可以充分發(fā)揮SUE的優(yōu)勢，更為直觀和便捷，同時高效實用。

結合點云，分析道路放坡或者修建擋土墻后與周邊的環(huán)境的關系，結合實際需求調整設計，充分發(fā)揮實景建模的作用。

（5）渲染與動畫制作階段（2017年5月1日~2017年5月10日）

前述各階段完成后，進行施工動畫的制作及模型的渲染。

渲染內(nèi)容包括綜合管廊各類型節(jié)點（內(nèi)部、外部、剖面、局部大樣）、管廊與地下管網(wǎng)（給排水管網(wǎng)、管廊出線）、地下設施與道路（管廊、給排水管網(wǎng)與道路關系）。

動畫部分設定包括8部分：

1) 包括航拍與點云相互轉化，

2) 綜合管廊標準段建造，

3) 管廊標志性節(jié)點內(nèi)部漫游，

4) 綜合管廊與原水相對關系

5) 綜合管廊及出線與地下管網(wǎng)相對關系

6) 管廊及出線、地下管網(wǎng)與周邊環(huán)境相對關系

7) 擬建道路與環(huán)境關系

8) 各節(jié)點渲染圖展示

6、建模流程

經(jīng)整理，模型構建邏輯如圖6.1所示，分析專業(yè)之間依托關系有助于分清建模工作的主次輕重，梳理模型的獨立與關聯(lián)性可以更好的進行工作任務的分配。

Figure 6.1 模型搭建邏輯

以下操作中，DGN文件中參考CAD文件時，CAD文件均采用1：1比例，采用絕對坐標。

6.1現(xiàn)狀地膜的創(chuàng)建

現(xiàn)狀地模的構建需要地形圖，選擇軟件可以采用Geopak Site，也可以采用PC。種子文件選擇2D，將地形圖以文件參考的方式加載。通過控制參考文件圖層的方式進行有效信息的提取，視圖內(nèi)保留DGX、GCD、首曲線和計曲線等帶有高程信息的圖層。將上述圖層拷貝到主文件，采用如下操作：選中元素，任務欄→3→1，隨意選取基準點，點擊enter鎖定坐標軸，下方坐標系內(nèi)輸入距離0，完成復制。

地模創(chuàng)建：任務欄→地形模型→按圖形過濾器創(chuàng)建地形模型，彈出對話框，打開“地形過濾器管理器”，按相應提示進行操作，對地模命名并選擇特征定義，完成地模的創(chuàng)建，進一步導出地模為DTM，用于后續(xù)其他模型的使用。

地模創(chuàng)建成后，應進行反復檢查，可能局部坐標點存在問題，可以找到相應坐標點，對比文字標注與實際高程，進行調整。

另外一種創(chuàng)建地模的方式是利用點云數(shù)據(jù)，點云數(shù)據(jù)的生成可以借助航拍影響，使用之前應對數(shù)據(jù)進行處理，控制相應的圖層與屬性。由于點云數(shù)據(jù)量極其龐大，直接導入PC會導致宕機，提取部分數(shù)據(jù)即可完成模型的構建，在MS中加載點云，在點云對話窗口中調整點云密度并將文件另存為.xyz格式，點云密度為原來的萬分之一即可，不同的項目類型可以通過反復控制來達到需要的精度。

在PC中導入前述.xyz格式文件，創(chuàng)建地模，導出為DTM格式，為后續(xù)模型使用。

相比較點云和測繪CAD圖紙，隨著設備及測繪技術的提升，未來采用傾斜技術創(chuàng)建實景模型會更多的應用于實際工程中，點云隨著測量精度的提高其應用更加廣泛。

6.2 道路工程模型構建

PC中選擇合適的工作環(huán)境，種子選取2D，找到道路工程CAD圖紙中“道路平面線位圖”，該圖包含道路平面的基本信息（交點編號、前后緩和曲線參數(shù)、樁號、半徑及坐標等），將圖紙參考到PC中。“平面幾何”中建議采用“積木法”構建道路中心線，逐段道路構建時，連接直線段時建議采用“插入回旋線”。各線段構建完成，“積木法則創(chuàng)建路線”對話框中一定要定義線路名稱并選擇“特征定義”。

縱剖面建議采用“按豎曲線單元創(chuàng)建縱斷面”�？v剖面構建同樣需要指定特征定義和線路名稱，并將最終的縱剖線路賦予平面。

平縱方案完成后，需要創(chuàng)建廊道。在Power InRoads （08.11.07.615）版本中可以直接將繪制好的橫斷面轉換成模版。

任務→廊道模型→創(chuàng)建廊道，彈出對話框，選擇好前述廊道基線，對廊道名稱命名并選擇設計階段，彈出對話框“根據(jù)橫斷面模板創(chuàng)建三維路面”，確定起終點，選擇模版，創(chuàng)建廊道。此處應注意“設計階段的選擇”，階段越初級，創(chuàng)建速度越快，建議剛開始采用低等級創(chuàng)建，檢查有無問題，后期可以在屬性框調整設計階段。

路廊是可以在沒有現(xiàn)狀地模的前提下創(chuàng)建的，但道路存在放坡以及擋土墻等，仍需要將地模導入。路廊創(chuàng)建完成后，將路廊導出為地模（DTM格式），用于雨水及污水的模型創(chuàng)建。

前面提到的路廊采用了統(tǒng)一的橫斷面，實際上道路存在掉頭及局部拓寬、公交站臺以及平交路口，建議按照5.3中確定的拼裝方式進行廊道創(chuàng)建與處理，可以大幅度提高處理效率。分區(qū)塊分類型創(chuàng)建，然后整合為一。

6.3 雨水管網(wǎng)模型構建

工作環(huán)境選�。悍N子文件2D，用戶選擇SUE，項目選擇Bentley-Utilities-Metric，界面選擇Bentley-Civil。

首先將6.2中的未來建成道路DTM文件導入并激活，雨水CAD圖紙通過文件參考的形式導入主文件，平面圖紙僅保留雨水口、雨水支管、雨水井以及雨水主干管圖層。

考慮到SUE內(nèi)“資料庫”并不完全與國內(nèi)一致，需要自行定義雨水口（雨水口及篦子）、雨水井。具體定義方式參見7.2。

將雨水支管及干管（僅需要這兩種管道）復制到主文件中，將復制的管線轉換為設計的管道。

關閉CAD文件參照，利用SUE的組件中“從圖形中提取公共設施”功能，進行管道偏移高程、管材等因子的參數(shù)設定。

打開文件參照，借助CAD底圖選擇主文件雨水口井，屬性中調整井的類型為自定義的雨水口，選擇干管上的井子，屬性調整為自定義的井類；現(xiàn)階段鴻業(yè)的雨水口布置更為快速便捷，且符合道路設定，因而SUE內(nèi)雨水口選取的是支管的端點，很可能偏離道路邊線，所以需要逐個調整SUE內(nèi)雨水口的位置。

選擇井類及雨水口，根據(jù)底圖調整井名稱及編號；平面圖選擇管道，打開縱剖面圖，根據(jù)雨水剖面CAD底圖調整各管段的高程、管徑以及管材。

6.4 污水模型管網(wǎng)構建

污水模型的操作類似6.3，仍建議將達模型拆分按區(qū)塊建模。

6.5 綜合管廊模型構建

由于綜合管廊在平面上線形按照道路中心線進行偏移，為方便施工與計量，平面位置基本依托道路工程的樁號，所以構建綜合管廊前需要有道路樁號，并將樁號（包括雨污水、原水、管廊內(nèi)部中水給水及管廊節(jié)點）進行換算。

首先PC內(nèi)構建綜合管廊的平縱方案，導出ALG，并在PC中創(chuàng)建各標準段；其次在MS內(nèi)構建管廊節(jié)點主體框架，其次將管廊節(jié)點參考到管廊分裝文件，按照樁號及高程進行定位；最后單獨創(chuàng)建銜接標準段與節(jié)點的模型。

主體拼裝完成后，進行管廊節(jié)點內(nèi)部構建，建議將模型按內(nèi)容拆分，后續(xù)通過文件參考裝配。

在標準段，各管線的布置位置相對于管廊基線是固定的，可以在PC中通過平縱alg的偏移及調整，確定各管道中心高程，之后根據(jù)樁號轉換文件和管線平面CAD，在OpenPlant中完成各管道出線。

6.6 原水工程模型構建

原水管道基于道路中心線偏移一定距離，導入道路ALG，根據(jù)鴻業(yè)市政管線繪制剖面及管綜結果構建原水管道高程，建議按照5.3中確定的架構進行建模，并非依據(jù)原水井類分段。

原水管道建模的前提是CAD管網(wǎng)綜合已經(jīng)完成，數(shù)據(jù)導入HAMMER v8i進行水錘分析已經(jīng)符合規(guī)范要求。

構建出原水管道高程后，在SUE內(nèi)直接轉換為水管，由于軟件設定的原因，管線放樣可能為管內(nèi)底、管中或管內(nèi)頂，是需要進行設定。

快速打開設定文件的底目錄：

菜單欄→元素→元素模版→文件→C:ProgramDataBentleyPowerCivil V8i (SELECTseries 4)WorkSpaceProjectsExamplesBentley-Civil-MetricdgnlibSampleDrainageFeatureDefsMetric.dgnlib，PC會打開相應的文件。

文件內(nèi)打開項目瀏覽器→Civil標準→特征定義→Conduits，找到相應的管道，右鍵屬性，在 “形狀方向”選擇管線銜接方式。

6.7 航拍及點云處理

由測繪分院進行處理，點云格式.las或.pod。

6.8 箱涵模型構建

箱涵模型主要在MS內(nèi)完成，以CAD圖紙為底圖，結合7.3部分提示，在總裝文件時控制平面位置和高程。

6.9 模型組裝

各專業(yè)模型構建完成后，進行模型總裝。

模型總裝根據(jù)不同的需求進行不同深度的裝配，例如，根據(jù)5.5中的動畫要求，節(jié)點部分需要有較為詳細的展示；當展示管廊與地下管網(wǎng)時，管廊文件參考深度到管廊框架主體即可。這樣的設定主要是為了更快速的達到預期的目的。根據(jù)需求做分門別類的組裝，并通過參考設定各文件的視圖樣式。

7、建模細節(jié)

7.1 SUE內(nèi)的特征定義

由于諸多原因，SUE內(nèi)井的類型及及他附屬設施可能與設計人的構想有差異，可以通過自定義的方式創(chuàng)建新的類型，在后續(xù)模型操作中可以直接使用，同軟件自帶的其他井類一樣便捷。

首先找到圖集或設計圖紙，以某一個雨水口為例，雨水口在SUE中的對比為“CB#12”,打開6.6中的庫文件，項目瀏覽器→Civil標準→特征定義→Drainage Nodes→CB#12，右鍵屬性，彈出屬性對話框，可以看出如下對應關系：

Figure 7.1 映射關系

點擊文件→元素→元素模板→Storm Sewer Nodes/Conduits Drainage，可以查看相應模版對應的激活單元，激活單元存儲位置位于：C:ProgramDataBentleyPowerCivil V8i (SELECTseries 4)WorkSpaceProjectsExamplesBentley-Civil-MetriccellSample Drainage FeatureDefs.cell

意味著如果修改最后面的文件，前端就會反映相應的調整。

打開前述cell，較為快捷的修改方式如下：制作上述三個激活單元以及CB#12文件副本，并進行相應的重命名，參照圖集或者CAD圖紙繪制井類，重新建立圖7.1中的鏈接，完成雨水口的自定義。

7.2 模版創(chuàng)建及導入

Power InRoads （08.11.07.615）中，完成橫斷面的繪制。考慮到廊道是將橫斷面模版沿著中心線放樣，有“點成線，線成面，面成體”的結果，繪制橫斷面時注意，如果現(xiàn)實中是實體，該部分斷面應為多邊形，如果是面，可以采用線。可以在InRoads中直接繪制橫斷面，也可以在CAD中按1：1比例繪制好后，以文件參考的形式合并到主文件中。

選中橫斷面，以放樣點為基準點，將斷面移動到坐標原點（0，0），此時In Roads種子文件采用2D較為合適。

選中橫斷面，以坐標原點為基準點進行縮放，比例控制為1mm替代1m。保持橫斷面選中，菜單欄→Applications→InRoads Group→Modeler→Create Template，彈出“Create Template”對話框，F(xiàn)ile→Import Template，彈出“Import Template from Graphics”對話框，對話框底部“Minimum Chord Length Of Curves Elements”中填入0.001或者更小的數(shù)值，這樣可以加密點的數(shù)量，降低橫斷面失真率，其他選項可以默認。導入完成后，對模版進行命名，保存，然后將模版另存為：File→Save As ，模版文件會以itl的文件格式另存。

在Power Civil China SS4版本中（08.11.09.845）中將模版導入，模型制作期間發(fā)現(xiàn)，如果要使用Inroads中創(chuàng)建的模板，最好將模版導入到創(chuàng)建廊道的軟件模板庫中使用。

PC中導入模板：任務欄→廊道模型→創(chuàng)建橫斷面模版；彈出“創(chuàng)建橫斷面模版”對話框，工具→模板庫管理器，彈出對話框，右側導入itl文件，選擇InRoads中創(chuàng)建的模版，拖拽到左側模板庫中，保存。

完成導入工作后，在“創(chuàng)建橫斷面模版”中雙擊模板，進行橫斷面的各部分特征定義及名稱修改，便于后續(xù)使用。

7.3 模型比例、坐標系及拼裝

由于道路并非正南或正北，各專業(yè)模型構建完成后需要內(nèi)部的拼裝和總裝，存在兩種拼裝方式：按照絕對坐標建模，直接拼裝或者按照自定義方式建模，拼裝時通過調整坐標和比例等參數(shù)完成拼裝。

以本工程為例，建議模型構建之初就采用1：1比例構建模型，該方式便于統(tǒng)一管理模型，對于部分不易表述或細節(jié)較多部位，采用保存視圖的方式。

結合6.1部分，除與道路alg相關部分采用絕對坐標系外，獨立模型構建的坐標系采用自定義坐標系，自定義坐標系的使用原則是“高效實用，符合實際需求”，既要滿足本模型的構建，又能滿足拼裝模型的快速接入。獨立模型在建模時如果采用絕對坐標，由于該模型可能既存在平面角度又有縱向的傾斜，跟此相關的其他文件拼裝時有較高的操作難度，精度及效率大打折扣。

模型拼裝階段，以綜合管廊節(jié)點為例，內(nèi)部涉及因素較多（管道、支吊架、支墩、預留預埋、出線、管廊主體等），雖然節(jié)點類型多，但內(nèi)部構成的多處存在一致性，根據(jù)需求，將支吊架、支墩、預埋件等單獨做model，不同的節(jié)點根據(jù)工程設計進行拼裝，文件參考時一定要勾選“保存相對路徑”；由于部分模型采用的是自定義坐標系，在拼裝時統(tǒng)一采用絕對坐標系，會出現(xiàn)參考文件“跑偏”的特點，需要進行平面位置及高程的調整，首先，激活鎖選項勾選“ACS平面鎖”及“ACS捕捉鎖”，先調整平面位置，再進行高程的調整。

高程的查詢可以在軟件中設定，菜單欄→設置→精確繪圖→顯示→勾選“顯示坐標”，設定完成后，注意釋放ACS平面鎖及ACS捕捉鎖，通過繪圖工具從原點引出線，光標點會實時顯示XYZ坐標。

7.4 建模的化零為整與化整為零

根據(jù)自身建模經(jīng)驗及在該項目中的嘗試，強烈建議模型細分，將模型分專業(yè)按區(qū)塊做到“化整為零”。軟件的很多操作涉及到運算，單一模型涉及的范圍越廣、因素越多，計算需要耗費的資源越多，隨之帶來效率降低、資源占用的問題，模型的分拆可以大幅度提高處理效率，尤其對于PC中采用土木單元處理平交路口，SUE板塊下調整給排水井的類型等，分拆并不會導致邏輯上的錯誤，MS平臺的文件參考功能可以重新做到“化零為整”。

模型如果不分拆處理還有另外的問題：文件損壞的風險。文件損壞可能導致大量數(shù)據(jù)無法再利用，分拆模型相當于均攤風險。

7.5 PC中的操作

由于PC中的平面方案可以采用平面線參數(shù)化或方案導入的方式，節(jié)省較多的時間，但是對于較長的線路，縱斷面創(chuàng)建時存在工作量相對較大（手動輸入?yún)��?shù)較多），并且繪制的方案不能進行位移。

在實際操作中，也存在較為高效的方式：將CAD中的道路縱剖面合并到主文件，也就是平面，并創(chuàng)建成線串，選中元素，ctrl+c實現(xiàn)復制，打開平面方案的縱剖面，右鍵粘貼，即可以進行位移，通過捕捉等操作，將線串確定在合適的位置上，在“縱面幾何”中選擇“創(chuàng)建土木規(guī)則特征”，即可快速完成縱剖面的方案導入。

MS的部分功能也可以在縱剖面上得到體現(xiàn)，如果希望在縱剖面上加減點，任務→7→8（插入頂點）/9（刪除頂點）。

7.6 方案的導入與導出

PC中繪制完成平縱方案后，應及時將方案導出（alg），該舉具有重要意義，方案是文件的核心，如同橫斷面模板的itl文件、地模的DTM一樣，只要alg、itl及dtm等文件在，模型文件損壞對工作進程帶來的損失能降低很多。

前述文件還有占容小內(nèi)涵豐富安全穩(wěn)定的特點，其次，alg文件可以完成多個方案的對比以及拼接，對于長距離的方案可以先分拆導出alg，后續(xù)再整合的方式進行管理。

7.7 PC中的精確繪圖

Power Civil China中除了MS內(nèi)置的精確繪圖以外，還存在有土木精確繪圖，而這兩種方式是不能同時使用的，即便關閉土木精確繪圖，仍然無法恢復鎖軸等功能。

恢復MS精確繪圖，首先關閉土木精確繪圖，其次點擊“開關精確繪圖”按鈕（實心方框十字叉）兩次，在繪圖欄隨意選取繪圖命令進行繪制，嘗試是否能夠鎖軸，如果不能，再點擊一次“開關精確繪圖”按鈕，多嘗試幾次即可。

7.8 動畫

設定路徑時，應充分考慮總幀數(shù)與播放的關系，當總幀數(shù)及每秒幀數(shù)確定后，路徑應盡可能平滑，鏡頭轉換過度平緩。

在MS中模擬建造過程，主要依靠關鍵幀，在使用不夠嫻熟的情況下，每設定一次關鍵幀，應從頭視察一遍相應的效果，及時處理意料之外的狀況，另外，關鍵幀中如果元素較多，容易造成機器卡頓。

7.9 SUE內(nèi)管道縱剖面查看

SUE內(nèi)如果希望看到多根管道的縱剖面，需要提前設定：菜單欄→工具→項目瀏覽器，彈出“項目瀏覽器設置”對話窗，將“公共設施模型”選項調整為“打開”。

菜單欄→工具→項目導航→鏈接→項目瀏覽器，在彈出窗口中找到“地下公共設施”選項，右鍵“剖面圖選項”，選擇相應的管道，進行命名及查看。

SUE的縱剖面可能存在這樣的缺點，只能逐根管道調整高程，不能再多根管道的縱剖面內(nèi)直接調整某根管道的高程。

7.10 模型渲染

渲染可以采用MS或者LumenRT，渲染的前提是模型已經(jīng)完成碰撞檢測，為“準確”的模型。模型體量過大的情況下導入LumenRT容易成為“黑匣子”，因而需要控制拼裝模型的體量。

在渲染階段，如果用CE版本展示V8i版本的模型，需要將V8i版本的材質拷貝到CE版本中，不然會丟材質；在模型導入LunmeRT時，CE版本比V8i版本具有更好的處理能力；LunmeRT可以做路徑動畫，但不能做關鍵幀動畫，采用圖層開關控制的方式會使模型展示階段略顯突兀，建議采用MS內(nèi)的關鍵幀動畫；當某一物體添加光源后，希望看到燈光顯示效果，可以在MS內(nèi)選擇“視圖顯示樣式”—“光滑 建模”，但應注意不要勾選“調整試圖亮度”內(nèi)的“默認光照”，另外MS內(nèi)的燈光是無法導入到LunmeRT內(nèi)的，但LunmeRT內(nèi)可以自己添加光源，當模型內(nèi)有較多光源時需要注意該問題；LunmeRT用于渲染，有著“傻瓜式”操作，非常便捷，但是MS內(nèi)置的Luxology渲染更為強大，但操作也更為復雜，本次建模未對Luxology渲染進一步嘗試。

考慮到市政道路項目基本為隱蔽工程，在對渲染質量要求不高的情況下，在MicroStation內(nèi)可以快速渲染模型，將模型賦予材質并控制燈光后，包括視角及剖切位置。

菜單欄→實用工具→圖像→保存，調整圖像分辨率等設定點擊確定即可完成圖像保存。

7.11 部分渲染圖像展示

Figure 7.2綜合管廊出線與給排水管網(wǎng)相互關系

Figure 7.3綜合管廊特殊B型出線口K8+207

Figure 7.4投料口A通行平臺

Figure 7.5投料口A剖面視圖

Figure 7.6管廊標準段面渲染

Figure 7.7管廊標準段面實際建成

8、建模結果

1、完成K1+774~K9+424.4范圍內(nèi)除橋梁外各專業(yè)完整的三維模型，并實現(xiàn)了總裝。模型采用絕對坐標，模型比例1：1，可以逐類、逐段、逐層瀏覽，數(shù)據(jù)準確，信息可靠；

2、模型較為清晰的反映各專業(yè)設計方案之間的關系，道路橫縱斷面準確，地下管線齊全，管廊節(jié)點與道路各結構層距離可準確計量；

3、通過管線碰撞，進一步解決了專業(yè)會簽后疏忽的小部分問題；

4、根據(jù)總裝模型，預判施工先后順序，在施工組織與管理中進行了實際應用，起到工程輔助優(yōu)化的作用；

5、通過模型構建對各專業(yè)軟件的功能進行表達，基本確定了建模流程，體驗了不同的組裝架構模型的可操作性與實用性；

6、建模人員水平有所提升，軟件應用范圍得到擴大；

7、在模型構建過程中，充分感受到協(xié)同工作的重要性，無論是建模還是設計，協(xié)同是避免“設計盲區(qū)”和“錯漏碰缺”的重要手段；

8、經(jīng)渲染后的模型，達到所見即所得的水平，在渲染的基礎上完成動畫制作，詳見附件“渲染成果”及“海榆東線綜合管廊正式成果20170717”。

9、創(chuàng)新與展望

9.1 創(chuàng)新點

1、借助海榆東線工程，在完全采用Bentley軟件的前提下，完成建模工作，并提供動畫素材及部分效果圖。Bentley軟件應用于市政綜合項目BIM建�？尚�，一站式服務可以提供復雜項目的解決方案，在后續(xù)工作中，可以更多的應用到廠站及管網(wǎng)綜合項目中；

2、在實際施工的過程中，BIM針對復雜狀況較快的提出解決方案，實現(xiàn)BIM與設計的互動，，同時對施工組織及管理起到了輔助作用；