作者：吴波
在北翟路地道给排水设计中，采用Revit软件完成地道平面图及消防泵房、雨水泵房、地道外市政道路排水等设计。在设计过程中找出具体存在的问题，并对BIM技术在市政给排水中的应用进行总结与展望。
1工程特点
北翟路地道全长1780 m，暗埋段长1 480 m，敞开段长300 m。北翟路地道工程的特殊性体现在全程地道对通风、疏通要求高，施工条件复杂，地上部分经过3个主干道交叉路口，在不影响施工期间交通的情况下，施工场地紧张，地面有紧挨红线的机床厂、变电站等，地下有北新泾泵站，且地下沿线管线众多，轨道交通L2下穿北翟路地面道路，工期紧。因此本工程体量大、投资高、专业多、对周边环境影响大且施工组织复杂。
为保证工程如期完成，且在施工的过程中不允许有较大修改，这对设计和施工提出更高的要求。而BIM技术在工程安全性、工程造价、工期和工程质量等方面有较大的优势，采用BIM技术成为本工程最关键的技术手段。
2 Revit软件在地道给排水设计的建模过程
工程中BIM运用主要包括5个方面：地道内消防泵房、雨水泵房和废水泵房的建模、地道外市政管线的建模、工程量统计、参数化族的创建及模型应用。
2.1地道内的BIM建模
2.1.1建模
1)模型定位。北翟路地道的雨水泵房、消防泵房和废水泵房属于地道工程排水的一部分，其整体定位时不能按照轴网、标高确定，需按照地道设计时的中心线以及纵断面的标高进行整体定位。将地道线路总图链接入模型中，将其与地道中心线为参考定位、对齐，在平面位置上找到3个泵房的平面位置。根据纵向的标高新建若干楼层平面。在建模过程中，可通过立面视图和剖面视图辅助竖向定位。北翟路地道东侧雨水、消防泵房剖面示意图见图1。
2)系统分类。在采用Revit MEP进行管线设计时，先设置一个机械模板，然后根据地道内的管道类别设置管道系统。本工程的管道主要为雨水、污水和给水消防管道，对应不同的管道系统修改其颜色、材质等，包括管道材质、粗糙度、管道尺寸、颜色等，方便后期的设备材料表的自动统计。
3)建模过程。本工程中，管件和阀门较复杂，消防泵房、雨污水泵房及水泵接合器的管道与附件的连接不能通过“生成布局”功能自动连接，只能手动完成。利用“系统”中的“管道”命令在相应的标高处绘制管道，并在设置的管道类型中选择管径，设置坡度值，在拐弯或交叉处自动生成弯头和三通。利用“系统”中的“机械设备”生成，再利用“系统”中的“管路附件”在必要位置放置所需的阀门等附件。在绘图的过程中，为了使管道等位置更加精确，可以借助“视图”中的“剖面”、“立面”和“平面”进行同步建模。
2.1.2地道内模拟生成图片
Revit中的视图包括：平面、立面、剖面、3D等，其核心通过在3D模型上特定位置的剖切而形成。在这种功能的驱动下，原先二维设计与绘图中较难协调的平、立、剖面的关系能有较好的解决。这也是Revit利用模型出图的主要优势。地道内的建模详见图2和图3。
2.1.3工程量统计
利用“视图”中的“明细表”功能实现对系统内的管路附件、管件附件、管道、机械设备等进行精确统计，这种统计方法比传统的工程量统计更方便、快捷和精确。在对明细表进行设置时，根据不同的属性进行排序，实现族与分类、长度、规格等的分类统计。
2.2地道外市政管道的BIM建模
利用Revit对地道外市政管道BIM建模不再赘述。由于排水系统中的检查井（普通、特殊）在系统自带的族文件中不存在，需要手动创建族类型。因此本节重点介绍参数化构件的创建过程、地道外市政管线模型的构建及应用。
2.2.1参数化构件的创建
对于有一定规律的构件，通过建立参数驱动的“族”提高通用性，以提高建模效率。在Revit的族编辑器中，依据《上海市排水管道通用图》（简称“排通”）501、502，将二通转折井进行3D建模。模型类型设置为“常规模型”，以方便调用、放置。此外，还可以在族中手动添加一些参数，比如材质、转折角、各尺寸等参数（见图4）。
在建立参数化构件时，参数类型通常可以选择“类型参数”，频繁变化的参数可以用“实例参数”。创建族时先要“搭建骨架”。将需要驱动的骨架一一“参考平面、参考线”逐个添加。通过设置尺寸标注，约束骨架运动。再通过添加尺寸参数，驱动骨架运动。骨架是参数化构件的“灵魂”，在创建族之前，先归纳出参数间的变化规律，达到参数与变量的合理关系。在制作旋转夹角的变量参数时，应选择参照线进行定位，根据各个参数之间的变量关系添加尺寸标准，在设置过程中应根据排通图中的参数值进行验证。参照平面、参照线的准确运用是保证参数化族正常驱动的关键因素。固定参数和变量参数在控制过程都会用到参照平面或参照线，固定参数采用“对齐”命令将其与骨架相约束后锁定，保证其它参数变化时其不会发生相应变化。而变量只需要进行对齐，不需要进行锁定。
实体创建手段一般有：拉伸、融合、放样、旋转等，结合空体剪切做出多种形体。本研究运用的命令主要有拉伸和融合。使用“对齐”命令，可以将实体的边线、轨迹线、中心点等关键部位和骨架约束到一起；在参数约束过程中，还要处理好不同实体之间的关系。在测试后确保实体和骨架联动。最终创建实体效果图（见图5）。最后根据实际尺寸变化和材质需求，创建不同类型的构件，并将构件载人到项目中去。
创建参数化构件属于BIM软件操作中的高阶应用，对建模思路和技巧都有一定的考验。另外，参数化构件建立也有好坏之分。好的构件，条理清晰，使用方便，编辑修改便捷。不好的构件，使用不顺手，编辑也困难，甚至有错误，不能保证自由变化，参数化构件创建是整个建模的重点和难点。
2.2.2地道外的模型创建
利用“系统”菜单中的“管道”和“构件一放置构件”命令绘制管道和检查井，管道在创建过程中要注意管道系统、坡度的设置，详见前描述。最终的效果图见图6和图7。
2.2.3模型应用
1)碰撞检查。模型初步建立后，利用“Revit”提供的“碰撞检查”功能，生成冲突报告，根据提示对各综合管线进行调整（见图8、图9）。
根据碰撞检查结果分析可知，设计燃气管线与现状雨、污水井、现状燃气管道、现状信息管道、电力管道等都存在碰撞问题。针对这些可能的碰撞问题，建议在施工过程中进行开挖检查。碰撞检查分析后确定样洞开挖位置、施工方案和施工技术交底。
(1)指导选择样洞开挖位置。传统的管线施工中，由于施工时间紧迫，管线设计出图较晚，且部分区域前期无法满足开样洞条件，只能等道路翻交后场内开挖样洞，然后申请设计变更，大大影响整个施工周期。而运用BIM技术的管线施工，根据管线设计图建立管线模型后，进行总体碰撞，然后根据碰撞结果，分路口寻找碰撞集中区域，并在此区域开挖样洞，在BIM的帮助下能更高效地摸清地下管线情况。
(2)施工方案拟定。根据样洞资料反馈的管线模型，及时调整管线模型进行碰撞分析，与施工技术负责人进行碰撞点筛选，管线模型施工方案的讨论，确定施工方案的可行性。
(3)施工技术交底。地下管线施工比较特殊，施工人员对周边管线位置的认识模糊。因此，针对一些重要管线（电力、煤气等）需对现场管理人员进行BIM 三维影像交底，使其了解地下管线走势，对重要管线近距离施工时，做好施工防范措施。
2)协调沟通。管线搬迁过程中的沟通工作比较重要。一方面是雨污水管线、四大公用管线施工队伍之间的沟通，运用BIM能直观分析各自的施工难点及需共同解决的难点区域；另一方面由于管线施工需临时占用城镇道路、绿地或其他公用设施，需及时与交通、道路、园林绿化等主管部门进行协商，管线模型配合道路翻交等汇报更能直观展示整个施工流程，实现对各管线的整体策划，减少不确定性因素对施工的干扰。
3结语
结合北翟路地道给排水工程，详细阐述整个BIM建模过程以及参数化构件的创建过程。BIM技术带来方案评审的直观性：基于BIM的地道排水工程，让业主在方案选择评审阶段更加直观地看到工程完工后的效果，更加精确的工程造价；利用BIM技术所具备的协同设计、参数化设计两大特征，提高设计和施工阶段的效率，减少施工中的变更与返工次数；利用碰撞检查分析指导现场施工，有利于各管线单位之间与各管理部门的协调沟通。
摘要：
首先介绍BIM在市政工程中的应用现状及特点，阐述该工程的特点及采用BIM建模的重要性。结合北翟路地道工程实例，分别从地道内给排水建模、地道外市政管线建模、工程量统计及参数化的构件创建、模型应用等方面阐述BIM的应用，展示BIM建模在该工程中取得的实际应用效果，为类似工程的BIM应用提供参考，并对BIM的应用进行展望。
