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综合管廊

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2017(深圳)城市地下空间、综合管廊、 海绵城市技术创新论坛

wei143224 发表了文章 • 0 个评论 • 1191 次浏览 • 2017-09-18 14:10 • 来自相关话题

地下空间
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BIM应用于市政综合项目的探索与实践

wyxcqu 发表了文章 • 6 个评论 • 3676 次浏览 • 2017-08-10 19:59 • 来自相关话题

        分享自己的一点感悟,希望自己能为BIM发展做一点微小的贡献
        
        1、项目背景
        2015年11月,我院作为EPC牵头单位中标海棠湾海榆东线市政道路改造工程设计施工总承包(EPC)项目。合同内容包括海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河段至海岸大道路口段,K0+000~K9+425.2)范围内道路、桥梁(涵)、交通、给排水、照明、绿化、综合管廊(综合管廊、控制中心楼、消防泵房、电气、消防及监控设施设备等),青田水厂原水输水管改造工程(原水输水管、加压泵站、变配电间、综合楼、电气、给排水、消防及设施设备等)。项目采取设计、采购、施工(EPC)总承包模式,项目总造价12.35亿元,合同工期910天。
        市政化改造道路长度9.42km,宽42m,主干路,沥青混合料路面;
        青田水厂原水输水管线于一级加压泵站处,沿规划道路敷设两根DN1400 预应力钢筒混凝土管(PCCP)至海榆东线K0+180后,再沿海榆东线敷设至青田水厂配水井,管道敷设线路长度为19.5Km,设计输送原水规模为27.5万m3/d。
        在海榆东线本次改造范围内道路左侧深约2m 处建设混合型综合管廊1 条,长约7.7 km,宽5.45m,高5m(净宽4.55m,净高4.0m),钢筋混凝土结构;根据监控中心的位置,综合管廊在K6+024处预留支线管廊与控制中心连接;综合管廊内设置有:给水管(DN400),中水管(DN400),水厂连通管(DN800)、电力(24回l0KV, 12回110KV)、通信(24孔)。管廊配置:1.防火门及通风口,2.投料口,3.管线接出口,4.预埋件,5.排水,6.管道及电缆支吊架,7.标识,8.电气,9.监控与报警,10.消防。
        天津市市政工程设计研究院作为该项目联合体牵头单位,不仅负责项目设计部分,同时承担联合体内部的组织管理和对外沟通协调工作。作为院里重点工程,本项目得到院内各级领导关怀,并派遣相关工作人员长期入驻现场进行项目管理和设计协调,院里专家定期到现场处理设计与施工中的各种问题。
        在道路改造范围外,海岸大道~青田水厂段由我院施工原水,A施工单位负责道路,B施工单位负责道路下三舱式综合管廊,项目中标后再次踏勘时发现由于多种因素导致施工环境发生较大变化,原有基础资料不能完全适用;在道路改造范围内,施工前的管线刨验显示地下管线较物探图更为繁多;项目背山临海,地质条件复杂······
        我院目前处于二次创业以及体制转型阶段,前述状况既是机遇也是挑战,除了依托院内技术力量解决现场问题,也可以采用“四新(新技术、新工艺、新材料、新方法)”辅助项目推进。结合我院其他项目,BIM在设计及施工过程中起到了较好的作用,且在我院各专业均有所应用,以我院购买Bentley软件为例,马头岗污水处理厂二期泥区处理工程进行了工程实践(ABD+ OpenPlant + MicroStation),建模及出图取得了良好的效果;山西临汾市快速交通专项规划充分体现了PowerCivil的实用性;ABD在多个综合管廊项目的节点中得到了充分的应用。但是对于较为复杂的市政综合项目,我院并未推进到施工配合阶段,仍以图纸校审为主,模型的使用寿命相对较短。
        从工程实际角度出发,构建项目的BIM,如果仅是给专家或业主“展示”的三维模型,模型构建完成后未再作修改或调整,这样的模型是“死”模型,模型构建完成也就完成了自身的使命;我们更多的是要一个“活”模型,既能反映设计状况,又能根据工程实际需要进行模型调整,通过专业之间配合,在模型的生命周期内发挥最大的作用,一直到竣工。
        随着技术的发展,目前推进BIM,对于大部分工作,计算机硬件已经不再是瓶颈,除了模型的构建,依托模型对工程设计进行分析,可以进一步完成渲染以及动画部分的工作;根据相关资料,越是管线复杂的项目,应用BIM的价值越大。
        基于“建筑是重要的,图纸是影子”的原则,选择BIM辅助工程推进,并不是说BIM可以主导一切或能解决一切问题,主导因素仍然是设计人;借助BIM,可以更好的传递和表达设计意图,将精力集中到设计阶段和解决工程问题阶段;通过一个项目进行BIM的工程实践,反思设计优化空间,完善工作流程,是设计与施工的双赢。
由于本工程属于EPC项目,设计单位牵头主导,考虑到BIM建模与传统CAD在工作效率和方式上存在差异,目前施工图期间直接采用BIM设计及出图尚未取得突破性进展,本课题基于绘制完成的施工图,进行面向施工的建模,也就是“翻模”;随着施工推进,模型会进一步完善及改进,目的在于辅助施工组织与管理。
        2、课题意义
        2.1 管线综合
        市政综合项目尤其改造项目涉及专业广泛,包括道桥水暖涵,雨污讯电燃等,各专业相互独立同时又需要密切配合。施工图的绘制,未采用协同平台的情况下,各专业除了内部校审还需要相互会签以保证图纸及设计的严谨性,各专业将自身设计交付到管线综合人员,管综结果反馈给各设计师,各专业根据管综调整设计并进行“返图”(将其他专业管线反馈到本图纸)。而不论是否采用协同平台,由于二维图纸中常采用标高表述管线之间或管线与构筑物之间相互关系,不能体现管道壁厚,无法直接准确度量相互之间净距,导致管综成为进度控制因素,而设计变更时管线综合显得更为重要。管综工程师存在任务重、责任大、风险高的特点。一旦管综人员不再跟进该项目,接手人员需要较长时间熟悉项目,处理项目上的问题则需要更长的时间。亟需能准确表达、直观表现、能与设计互动的工作流程,同时,要体现“设计的生命周期”。
        2.2 专业配合
        另一方面,以本项目为例,桥涵专业的雨水箱涵属于构筑物,工艺的综合管廊也属于构筑物,考虑到覆土厚度和避让原则,常有管廊在箱涵下方的情况出现,属于单独设计并相互配合,但属于“弱结合”,管廊的埋深增加会导致基坑加深、土方量增大,支护体系及降排水措施调整、管廊坡度变化等,进一步加大投资;实际上可以加大专业之间的配合深度,进行设计优化,实现“强结合”,把该节点管廊与箱涵作为整体进行设计,再考虑沉降缝与防水措施,可以避免前述问题,管廊高程可以提高1m以上,对于管廊后期的运营维护都有很大的好处。实现“强结合”,除了设计师的配合,还需要实现可视化,一方面将直观表现成果,有助于进一步分析设计的优缺点,另外快速表达设计意图,加快校审进度。
        2.3 设计变更
        有别于水厂及泵站项目,市政项目管线权属单位多,新建与切改影响范围广,施工面呈条带状,自然环境及地形地貌变化较快,该因素导致物探图及地形图具有较强的时效性。由于基础资料和外界环境的变化导致的设计变更较多,雨污水管道作为重力流管线在高程调整时较为复杂,管线综合的工作量较大,针对复杂节点,二维图纸较难表述。市政工程施工常有分段分专业施工的特点,施工过程中经常出现未探明的管线及构筑物,如何快速有效的解决问题显得尤为重要,一方面现场配合人员未必是该专业的工程师,另一方面如何向总部准确的描述该状况或提出的解决方案被认可也不容易实现。
        项目推进过程中,发现如下问题:
        管线方面,受各种因素影响,管线权属单位不一定完全掌握地下管线情况;物探仪器针对深度超过3m的管线难以准确判断深度与位置;部分管线及构筑物施工完成后并未在城建部分存档,上述因素均可能导致变更。
        另外变更源自设计本身,设计时考虑了建成后路面与原始地形的高差,某处设置挡墙,而忽略附近居民车辆驶入建成道路的方式;雨水接入现状箱涵就近引入河道,但原箱涵设计之初主要排除道路外地面水,未考虑路面水,同时箱涵流量加大后,周边泄水渠负荷不够,可能导致雨水溢流淹没附近居民的房屋基础;原始地形图高程点采集数量不够,未能完全体现地形地貌和建构筑物的关系,某处房屋高出地面2m,管道挖深较大,支护体系施工及拆除风险较大。
        规避上述问题,除了加密高程点数量,设计人员还可以在现场踏勘时尽可能保证多的影像记录,当设计人不再跟进项目或者现场条件发生较大变化,可能需要新设计人前往现场再次踏勘,外阜项目会因此产生较高的费用。如果采用倾斜摄影技术,通过航拍构建实景模型,设计人及校审人员可以通过网盘或云在短时间内了解现场情况,提出安全可靠的解决方案,对于EPC项目,既提高了处理效率,又能节省大额差旅费用,降低成本。
        2.4 施工组织与管理
        市政工程项目隐蔽工程多,反复开挖容易导致压实度质量波动,回填不均;在施工前如果图纸梳理程度不够,施工先后顺序颠倒,易造成浅管先埋下,深管再挖开;专业分包队伍多,存在交叉施工,一旦出现错漏碰缺,易导致窝工费及工期延宕,提升项目成本;施工计划内的工程量需要计量,包括管道长度、混凝土方量、土方开挖及倒运数量,该工作需要耗费较多的人力;针对上述情况,一方面采用无人机进行实景建模,进行工程概览;航拍图片可以处理成点云,进一步构建地模,借助CIVIL板块进行工程土方分析;对各构筑物进行分拆(例如:底板+侧壁+顶板)并构建模型,进行工程量统计;将各专业模型拼装后形成总装BIM,轻松梳理各处相互关系,预见性的进行施工组织设计;借助总装BIM进行碰撞检测,降低错漏碰缺的几率。
        小结
        结合上述分析,针对市政综合项目,尤其EPC项目,在工期紧、任务重、配专业多的背景下,既想保证工程设计安全可靠,又要多快好省的进行施工,保证收益的最大化(控制成本的同时进行精益管理),BIM可以作为工程建设辅助手段进行全方位的优化。从软件使用角度分析,可以采用Bentley软件,在拥有通用平台的基础上,一方面各专业有相应的配套建模软件,另一方面将各专业模型进行整合应用具有实际工程意义。依托海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河至海岸大道路口段)改造工程施工设计总承包(EPC)项目,探索分析Bentley软件一站式解决市政综合项目的可能性与应用程度,为院内类似项目提供一定的参考。
        3、目标
        本次建模针对道路工程、原水工程、综合管廊工程、廊内管线出线(电力、通讯、中水、给水、廊内集水池)、桥涵工程、雨水工程、污水工程。针对综合管廊的节点进行建模(廊内管线、预留预埋、消防、支吊架、支墩、廊内排水),建模范围K1+774~K9+424.4。
        3.1 模型构建方面
        1、构建“准”模型,准确、实用;
        2、针对影响施工组织与管理的重要专业进行模型的构建
        3.2 模型实际应用方面
        1、借助建模的结果更好的进行施工组织与管理,充分了解隐蔽工程先后施工次序,避免工序反复造成损失;
        2、结合模型进行设计的优化,避开二维设计盲区,针对复杂节点进行充分分析,解决工程实际问题
        3、优化设计流程,形成BIM与设计的互动,延续模型的生命周期
        4、解决错漏碰缺(管线与管线、管线与结构、结构与结构)
        3.3 BIM在项目各阶段的应用价值与切入时间分析
        结合本次建模,探讨各设计阶段BIM应用的可能性,应用的方式与切入的时间节点,BIM构建模型的深度。
        3.4 市政综合项目BIM建模的标准化
        结合该工程,摸索各专业的建模流程,分析专业之间配合方式,将BIM建模流程标准化,提高建模效率与实用性。
        4、软件平台选择、基础资料
        本次建模着重综合管廊、原水管道,市政给排水管道与道路工程的相互关系(K1+774~K9+425.2),便于施工组织并在施工之前解决错漏碰缺问题,施工过程中针对复杂节点进一步优化设计,避免窝工与索赔。
        本次建模软件全部采用Bentley公司软件,目的在于减少不同软件间的格式转换,尽量“一站式”解决建模问题,其中MicroStation为通用技术平台。
        4.1 建模软件
        航拍及点云处理:Acute 3D,Point Tools;
        道路建模:Power Civil China
        综合管廊节点建模:
                            主体结构:MicroStation
                            桥架、给排水、出线管道阀门:OpenPlant
                            管廊平纵:Power Civil China
        市政给排水、原水管道建模:Power Civil 下SUE板块
        水锤模拟及分析:HAMMER v8i
        节点渲染:LumenRT
        关键帧及路径动画:MicroStation
        Bentley软件更新较快,对于软件版本的选择,英文版的更稳定,不一定全部采用最新版,可以根据自身熟悉程度甄别性选择。
        4.2 参考书籍及资料
        1) 《MicroStation工程设计应用教程(表现篇)》
        2) 《MicroStation工程设计应用教程(制图篇)》
        3) 《AECOsim Building Designer协同设计管理指南》
        4) 《AECOsim Building Designer使用指南指南?设计篇》
        5) 《Bentley BIM解决方案应用流程》
        5、建模进度计划与模型标准
        (1)模型准备阶段(2016年11月18日~2016年11月30日)
        建模人员分析梳理施工图纸,保留必备资料,剔除冗余部分,多与设计人员沟通;熟悉建模软件,研习软件教程,规范建模流程,避免重复工作;如果条件具备,设计人对自身设计图纸建模更佳。 
        专业内考虑模型文件等级,图层控制、材质赋予及贴图;专业间设定文件保存版本,文件参考深度控制,尽量风格一致,便于管理与使用。
        (2)确定建模流程阶段(2016年12月1日~2017年1月31日)
        建模基于“由易到难,由点及面,由浅及深,由粗及细”的原则
        各专业建模切入点从标准段或较易处理节点开始,构建小范围的模型,摸索实现不同专业之间模型拼装,该阶段模型要求各专业模型“像”,对模型的精细程度及材质和显示方式等要求不高,起到“四梁八柱”的骨架作用。试拼装成功后,各专业模型深化构建,仍以小范围为主,模型构建的LOD加深,构配件尺寸及材质细化,重复前述拼装工作,对拼装后的模型进行“分合”分析,结合需求的表现形式,控制模型各专业的显示样式;根据展示内容控制参考文件的嵌套深度,反向控制文件等级;根据操作模型的速度及效率提出模型“轻量化”措施,使模型占容小(文件大小尽可能小),信息量大(保证模型足够信息量),实现灵活操作。
        该阶段较为重要,需要反复进行尝试,确定合适的工作方式和建模流程,为后续工作打好基础。
        (3)模型构建及组合阶段(2017年2月1日~2017年3月31日)
        选择合适的模型拼装框架,如图5.1~5.3所示,展示的是不同的拼装方式。结合自身建模经验,不推荐A方式,该方式在后续模型控制及渲染导入阶段存在较大的问题。
        拼装方式B与C可以根据自身需求选择,各有利弊。分析A与BC,明显的区别在于模型细分。
        结合第二阶段的试验结果,将各专业的建模范围扩大。
        节点比标准段耗费的精力要多,选择代表性节点建模,模型构建拼装完成后,与设计人员对接,一方面完善模型,另一方面设计人可以通过汇总各专业信息的模型研究设计是否有优化空间,建模与设计形成良性互动。
        结合第二阶段的建模流程,根据选定的模型框架,各专业完成本专业的模型。模型构建过程中,与设计人员同步推进,随时发现问题随时解决。
        对各专业模型进行总装,根据电脑处理能力选择合适的拼装范围或文件参考深度。同时需要考虑台式机处理能力与笔记本运行速度的差异,防止“台式机上跑得快,笔记本上转不动”的现象。
        Figure 5.1 模型拼装方式A




        Figure 5.2 模型拼装方式B




         Figure 5.3 模型拼装方式C




        (4)碰撞检测及设计调整阶段(2017年4月1日~2017年4月30日)
        该阶段为BIM与设计的互动阶段,也是本课题的重要内容。
        模型按区块分专业拼装完成后,分析碰撞检测的相关专业,为提高运行速度,控制参考文件的深度,卸载无关部分。
        碰撞检测内容:管道与管道,管道与管廊结构、管廊与给排水附属设施(检查井、阀门井、箱涵等)、管廊节点与道路结构层等,根据碰撞检测结果调整工程设计。
        对于设计的调整,可以分为两种类型,一种是BIM中直接调整,最后反馈到蓝图;另一种是在CAD中调整后,将数据导入BIM模型,重新进行碰撞检测。如果建模人员为设计师,建议采用第一种方式,给排水专业可以充分发挥SUE的优势,更为直观和便捷,同时高效实用。
        结合点云,分析道路放坡或者修建挡土墙后与周边的环境的关系,结合实际需求调整设计,充分发挥实景建模的作用。
        (5)渲染与动画制作阶段(2017年5月1日~2017年5月10日)
        前述各阶段完成后,进行施工动画的制作及模型的渲染。
        渲染内容包括综合管廊各类型节点(内部、外部、剖面、局部大样)、管廊与地下管网(给排水管网、管廊出线)、地下设施与道路(管廊、给排水管网与道路关系)。
        动画部分设定包括8部分:
        1) 包括航拍与点云相互转化,
        2) 综合管廊标准段建造,
        3) 管廊标志性节点内部漫游,
        4) 综合管廊与原水相对关系
        5) 综合管廊及出线与地下管网相对关系
        6) 管廊及出线、地下管网与周边环境相对关系
        7) 拟建道路与环境关系
        8) 各节点渲染图展示
        6、建模流程
        经整理,模型构建逻辑如图6.1所示,分析专业之间依托关系有助于分清建模工作的主次轻重,梳理模型的独立与关联性可以更好的进行工作任务的分配。
        Figure 6.1 模型搭建逻辑




        以下操作中,DGN文件中参考CAD文件时,CAD文件均采用1:1比例,采用绝对坐标。
        6.1现状地膜的创建
        现状地模的构建需要地形图,选择软件可以采用Geopak Site,也可以采用PC。种子文件选择2D,将地形图以文件参考的方式加载。通过控制参考文件图层的方式进行有效信息的提取,视图内保留DGX、GCD、首曲线和计曲线等带有高程信息的图层。将上述图层拷贝到主文件,采用如下操作:选中元素,任务栏→3→1,随意选取基准点,点击enter锁定坐标轴,下方坐标系内输入距离0,完成复制。
        地模创建:任务栏→地形模型→按图形过滤器创建地形模型,弹出对话框,打开“地形过滤器管理器”,按相应提示进行操作,对地模命名并选择特征定义,完成地模的创建,进一步导出地模为DTM,用于后续其他模型的使用。
        地模创建成后,应进行反复检查,可能局部坐标点存在问题,可以找到相应坐标点,对比文字标注与实际高程,进行调整。
        另外一种创建地模的方式是利用点云数据,点云数据的生成可以借助航拍影响,使用之前应对数据进行处理,控制相应的图层与属性。由于点云数据量极其庞大,直接导入PC会导致宕机,提取部分数据即可完成模型的构建,在MS中加载点云,在点云对话窗口中调整点云密度并将文件另存为.xyz格式,点云密度为原来的万分之一即可,不同的项目类型可以通过反复控制来达到需要的精度。
        在PC中导入前述.xyz格式文件,创建地模,导出为DTM格式,为后续模型使用。
        相比较点云和测绘CAD图纸,随着设备及测绘技术的提升,未来采用倾斜技术创建实景模型会更多的应用于实际工程中,点云随着测量精度的提高其应用更加广泛。
        6.2 道路工程模型构建
        PC中选择合适的工作环境,种子选取2D,找到道路工程CAD图纸中“道路平面线位图”,该图包含道路平面的基本信息(交点编号、前后缓和曲线参数、桩号、半径及坐标等),将图纸参考到PC中。“平面几何”中建议采用“积木法”构建道路中心线,逐段道路构建时,连接直线段时建议采用“插入回旋线”。各线段构建完成,“积木法则创建路线”对话框中一定要定义线路名称并选择“特征定义”。
        纵剖面建议采用“按竖曲线单元创建纵断面”。纵剖面构建同样需要指定特征定义和线路名称,并将最终的纵剖线路赋予平面。
        平纵方案完成后,需要创建廊道。在Power InRoads (08.11.07.615)版本中可以直接将绘制好的横断面转换成模版。
        任务→廊道模型→创建廊道,弹出对话框,选择好前述廊道基线,对廊道名称命名并选择设计阶段,弹出对话框“根据横断面模板创建三维路面”,确定起终点,选择模版,创建廊道。此处应注意“设计阶段的选择”,阶段越初级,创建速度越快,建议刚开始采用低等级创建,检查有无问题,后期可以在属性框调整设计阶段。
        路廊是可以在没有现状地模的前提下创建的,但道路存在放坡以及挡土墙等,仍需要将地模导入。路廊创建完成后,将路廊导出为地模(DTM格式),用于雨水及污水的模型创建。
        前面提到的路廊采用了统一的横断面,实际上道路存在掉头及局部拓宽、公交站台以及平交路口,建议按照5.3中确定的拼装方式进行廊道创建与处理,可以大幅度提高处理效率。分区块分类型创建,然后整合为一。
        6.3 雨水管网模型构建
        工作环境选取:种子文件2D,用户选择SUE,项目选择Bentley-Utilities-Metric,界面选择Bentley-Civil。
        首先将6.2中的未来建成道路DTM文件导入并激活,雨水CAD图纸通过文件参考的形式导入主文件,平面图纸仅保留雨水口、雨水支管、雨水井以及雨水主干管图层。
        考虑到SUE内“资料库”并不完全与国内一致,需要自行定义雨水口(雨水口及篦子)、雨水井。具体定义方式参见7.2。
        将雨水支管及干管(仅需要这两种管道)复制到主文件中,将复制的管线转换为设计的管道。
关闭CAD文件参照,利用SUE的组件中“从图形中提取公共设施”功能,进行管道偏移高程、管材等因子的参数设定。
        打开文件参照,借助CAD底图选择主文件雨水口井,属性中调整井的类型为自定义的雨水口,选择干管上的井子,属性调整为自定义的井类;现阶段鸿业的雨水口布置更为快速便捷,且符合道路设定,因而SUE内雨水口选取的是支管的端点,很可能偏离道路边线,所以需要逐个调整SUE内雨水口的位置。
        选择井类及雨水口,根据底图调整井名称及编号;平面图选择管道,打开纵剖面图,根据雨水剖面CAD底图调整各管段的高程、管径以及管材。
        6.4 污水模型管网构建
        污水模型的操作类似6.3,仍建议将达模型拆分按区块建模。
        6.5 综合管廊模型构建
        由于综合管廊在平面上线形按照道路中心线进行偏移,为方便施工与计量,平面位置基本依托道路工程的桩号,所以构建综合管廊前需要有道路桩号,并将桩号(包括雨污水、原水、管廊内部中水给水及管廊节点)进行换算。
        首先PC内构建综合管廊的平纵方案,导出ALG,并在PC中创建各标准段;其次在MS内构建管廊节点主体框架,其次将管廊节点参考到管廊分装文件,按照桩号及高程进行定位;最后单独创建衔接标准段与节点的模型。
主体拼装完成后,进行管廊节点内部构建,建议将模型按内容拆分,后续通过文件参考装配。
        在标准段,各管线的布置位置相对于管廊基线是固定的,可以在PC中通过平纵alg的偏移及调整,确定各管道中心高程,之后根据桩号转换文件和管线平面CAD,在OpenPlant中完成各管道出线。
        6.6 原水工程模型构建
        原水管道基于道路中心线偏移一定距离,导入道路ALG,根据鸿业市政管线绘制剖面及管综结果构建原水管道高程,建议按照5.3中确定的架构进行建模,并非依据原水井类分段。
        原水管道建模的前提是CAD管网综合已经完成,数据导入HAMMER v8i进行水锤分析已经符合规范要求。
        构建出原水管道高程后,在SUE内直接转换为水管,由于软件设定的原因,管线放样可能为管内底、管中或管内顶,是需要进行设定。
        快速打开设定文件的底目录:
        菜单栏→元素→元素模版→文件→C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\dgnlib\SampleDrainageFeatureDefsMetric.dgnlib,PC会打开相应的文件。
        文件内打开项目浏览器→Civil标准→特征定义→Conduits,找到相应的管道,右键属性,在 “形状方向”选择管线衔接方式。
        6.7 航拍及点云处理
        由测绘分院进行处理,点云格式.las或.pod。
        6.8 箱涵模型构建
        箱涵模型主要在MS内完成,以CAD图纸为底图,结合7.3部分提示,在总装文件时控制平面位置和高程。
        6.9 模型组装
        各专业模型构建完成后,进行模型总装。
        模型总装根据不同的需求进行不同深度的装配,例如,根据5.5中的动画要求,节点部分需要有较为详细的展示;当展示管廊与地下管网时,管廊文件参考深度到管廊框架主体即可。这样的设定主要是为了更快速的达到预期的目的。根据需求做分门别类的组装,并通过参考设定各文件的视图样式。
        7、建模细节
        7.1 SUE内的特征定义
        由于诸多原因,SUE内井的类型及及他附属设施可能与设计人的构想有差异,可以通过自定义的方式创建新的类型,在后续模型操作中可以直接使用,同软件自带的其他井类一样便捷。
        首先找到图集或设计图纸,以某一个雨水口为例,雨水口在SUE中的对比为“CB#12”,打开6.6中的库文件,项目浏览器→Civil标准→特征定义→Drainage Nodes→CB#12,右键属性,弹出属性对话框,可以看出如下对应关系:
    Figure 7.1 映射关系




        点击文件→元素→元素模板→Storm Sewer Nodes/Conduits Drainage,可以查看相应模版对应的激活单元,激活单元存储位置位于:C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\cell\Sample Drainage FeatureDefs.cell
        意味着如果修改最后面的文件,前端就会反映相应的调整。
        打开前述cell,较为快捷的修改方式如下:制作上述三个激活单元以及CB#12文件副本,并进行相应的重命名,参照图集或者CAD图纸绘制井类,重新建立图7.1中的链接,完成雨水口的自定义。
        7.2 模版创建及导入
        Power InRoads (08.11.07.615)中,完成横断面的绘制。考虑到廊道是将横断面模版沿着中心线放样,有“点成线,线成面,面成体”的结果,绘制横断面时注意,如果现实中是实体,该部分断面应为多边形,如果是面,可以采用线。可以在InRoads中直接绘制横断面,也可以在CAD中按1:1比例绘制好后,以文件参考的形式合并到主文件中。
        选中横断面,以放样点为基准点,将断面移动到坐标原点(0,0),此时In Roads种子文件采用2D较为合适。
        选中横断面,以坐标原点为基准点进行缩放,比例控制为1mm替代1m。保持横断面选中,菜单栏→Applications→InRoads Group→Modeler→Create Template,弹出“Create Template”对话框,File→Import Template,弹出“Import Template from Graphics”对话框,对话框底部“Minimum Chord Length Of Curves Elements”中填入0.001或者更小的数值,这样可以加密点的数量,降低横断面失真率,其他选项可以默认。导入完成后,对模版进行命名,保存,然后将模版另存为:File→Save As ,模版文件会以itl的文件格式另存。
        在Power Civil China SS4版本中(08.11.09.845)中将模版导入,模型制作期间发现,如果要使用Inroads中创建的模板,最好将模版导入到创建廊道的软件模板库中使用。
        PC中导入模板:任务栏→廊道模型→创建横断面模版;弹出“创建横断面模版”对话框,工具→模板库管理器,弹出对话框,右侧导入itl文件,选择InRoads中创建的模版,拖拽到左侧模板库中,保存。
        完成导入工作后,在“创建横断面模版”中双击模板,进行横断面的各部分特征定义及名称修改,便于后续使用。
        7.3 模型比例、坐标系及拼装
        由于道路并非正南或正北,各专业模型构建完成后需要内部的拼装和总装,存在两种拼装方式:按照绝对坐标建模,直接拼装或者按照自定义方式建模,拼装时通过调整坐标和比例等参数完成拼装。
        以本工程为例,建议模型构建之初就采用1:1比例构建模型,该方式便于统一管理模型,对于部分不易表述或细节较多部位,采用保存视图的方式。
        结合6.1部分,除与道路alg相关部分采用绝对坐标系外,独立模型构建的坐标系采用自定义坐标系,自定义坐标系的使用原则是“高效实用,符合实际需求”,既要满足本模型的构建,又能满足拼装模型的快速接入。独立模型在建模时如果采用绝对坐标,由于该模型可能既存在平面角度又有纵向的倾斜,跟此相关的其他文件拼装时有较高的操作难度,精度及效率大打折扣。
        模型拼装阶段,以综合管廊节点为例,内部涉及因素较多(管道、支吊架、支墩、预留预埋、出线、管廊主体等),虽然节点类型多,但内部构成的多处存在一致性,根据需求,将支吊架、支墩、预埋件等单独做model,不同的节点根据工程设计进行拼装,文件参考时一定要勾选“保存相对路径”;由于部分模型采用的是自定义坐标系,在拼装时统一采用绝对坐标系,会出现参考文件“跑偏”的特点,需要进行平面位置及高程的调整,首先,激活锁选项勾选“ACS平面锁”及“ACS捕捉锁”,先调整平面位置,再进行高程的调整。
        高程的查询可以在软件中设定,菜单栏→设置→精确绘图→显示→勾选“显示坐标”,设定完成后,注意释放ACS平面锁及ACS捕捉锁,通过绘图工具从原点引出线,光标点会实时显示XYZ坐标。
        7.4 建模的化零为整与化整为零
        根据自身建模经验及在该项目中的尝试,强烈建议模型细分,将模型分专业按区块做到“化整为零”。软件的很多操作涉及到运算,单一模型涉及的范围越广、因素越多,计算需要耗费的资源越多,随之带来效率降低、资源占用的问题,模型的分拆可以大幅度提高处理效率,尤其对于PC中采用土木单元处理平交路口,SUE板块下调整给排水井的类型等,分拆并不会导致逻辑上的错误,MS平台的文件参考功能可以重新做到“化零为整”。
        模型如果不分拆处理还有另外的问题:文件损坏的风险。文件损坏可能导致大量数据无法再利用,分拆模型相当于均摊风险。
        7.5 PC中的操作
        由于PC中的平面方案可以采用平面线参数化或方案导入的方式,节省较多的时间,但是对于较长的线路,纵断面创建时存在工作量相对较大(手动输入参数较多),并且绘制的方案不能进行位移。
        在实际操作中,也存在较为高效的方式:将CAD中的道路纵剖面合并到主文件,也就是平面,并创建成线串,选中元素,ctrl+c实现复制,打开平面方案的纵剖面,右键粘贴,即可以进行位移,通过捕捉等操作,将线串确定在合适的位置上,在“纵面几何”中选择“创建土木规则特征”,即可快速完成纵剖面的方案导入。
        MS的部分功能也可以在纵剖面上得到体现,如果希望在纵剖面上加减点,任务→7→8(插入顶点)/9(删除顶点)。
        7.6 方案的导入与导出
        PC中绘制完成平纵方案后,应及时将方案导出(alg),该举具有重要意义,方案是文件的核心,如同横断面模板的itl文件、地模的DTM一样,只要alg、itl及dtm等文件在,模型文件损坏对工作进程带来的损失能降低很多。
        前述文件还有占容小内涵丰富安全稳定的特点,其次,alg文件可以完成多个方案的对比以及拼接,对于长距离的方案可以先分拆导出alg,后续再整合的方式进行管理。
        7.7 PC中的精确绘图
        Power Civil China中除了MS内置的精确绘图以外,还存在有土木精确绘图,而这两种方式是不能同时使用的,即便关闭土木精确绘图,仍然无法恢复锁轴等功能。
        恢复MS精确绘图,首先关闭土木精确绘图,其次点击“开关精确绘图”按钮(实心方框十字叉)两次,在绘图栏随意选取绘图命令进行绘制,尝试是否能够锁轴,如果不能,再点击一次“开关精确绘图”按钮,多尝试几次即可。
        7.8 动画
        设定路径时,应充分考虑总帧数与播放的关系,当总帧数及每秒帧数确定后,路径应尽可能平滑,镜头转换过度平缓。
        在MS中模拟建造过程,主要依靠关键帧,在使用不够娴熟的情况下,每设定一次关键帧,应从头视察一遍相应的效果,及时处理意料之外的状况,另外,关键帧中如果元素较多,容易造成机器卡顿。
        7.9 SUE内管道纵剖面查看
        SUE内如果希望看到多根管道的纵剖面,需要提前设定:菜单栏→工具→项目浏览器,弹出“项目浏览器设置”对话窗,将“公共设施模型”选项调整为“打开”。
        菜单栏→工具→项目导航→链接→项目浏览器,在弹出窗口中找到“地下公共设施”选项,右键“剖面图选项”,选择相应的管道,进行命名及查看。
        SUE的纵剖面可能存在这样的缺点,只能逐根管道调整高程,不能再多根管道的纵剖面内直接调整某根管道的高程。
        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经完成碰撞检测,为“准确”的模型。模型体量过大的情况下导入LumenRT容易成为“黑匣子”,因而需要控制拼装模型的体量。
        在渲染阶段,如果用CE版本展示V8i版本的模型,需要将V8i版本的材质拷贝到CE版本中,不然会丢材质;在模型导入LunmeRT时,CE版本比V8i版本具有更好的处理能力;LunmeRT可以做路径动画,但不能做关键帧动画,采用图层开关控制的方式会使模型展示阶段略显突兀,建议采用MS内的关键帧动画;当某一物体添加光源后,希望看到灯光显示效果,可以在MS内选择“视图显示样式”—“光滑    建模”,但应注意不要勾选“调整试图亮度”内的“默认光照”,另外MS内的灯光是无法导入到LunmeRT内的,但LunmeRT内可以自己添加光源,当模型内有较多光源时需要注意该问题;LunmeRT用于渲染,有着“傻瓜式”操作,非常便捷,但是MS内置的Luxology渲染更为强大,但操作也更为复杂,本次建模未对Luxology渲染进一步尝试。
        考虑到市政道路项目基本为隐蔽工程,在对渲染质量要求不高的情况下,在MicroStation内可以快速渲染模型,将模型赋予材质并控制灯光后,包括视角及剖切位置。
        菜单栏→实用工具→图像→保存,调整图像分辨率等设定点击确定即可完成图像保存。
        7.11 部分渲染图像展示
        Figure 7.2综合管廊出线与给排水管网相互关系




        Figure 7.3综合管廊特殊B型出线口K8+207




        Figure 7.4投料口A通行平台




        Figure 7.5投料口A剖面视图




        Figure 7.6管廊标准段面渲染




        Figure 7.7管廊标准段面实际建成




        8、建模结果
        1、完成K1+774~K9+424.4范围内除桥梁外各专业完整的三维模型,并实现了总装。模型采用绝对坐标,模型比例1:1,可以逐类、逐段、逐层浏览,数据准确,信息可靠;
        2、模型较为清晰的反映各专业设计方案之间的关系,道路横纵断面准确,地下管线齐全,管廊节点与道路各结构层距离可准确计量;
        3、通过管线碰撞,进一步解决了专业会签后疏忽的小部分问题;
        4、根据总装模型,预判施工先后顺序,在施工组织与管理中进行了实际应用,起到工程辅助优化的作用;
        5、通过模型构建对各专业软件的功能进行表达,基本确定了建模流程,体验了不同的组装架构模型的可操作性与实用性;
        6、建模人员水平有所提升,软件应用范围得到扩大;
        7、在模型构建过程中,充分感受到协同工作的重要性,无论是建模还是设计,协同是避免“设计盲区”和“错漏碰缺”的重要手段;
        8、经渲染后的模型,达到所见即所得的水平,在渲染的基础上完成动画制作,详见附件“渲染成果”及“海榆东线综合管廊正式成果20170717”。
        9、创新与展望
        9.1 创新点
        1、借助海榆东线工程,在完全采用Bentley软件的前提下,完成建模工作,并提供动画素材及部分效果图。Bentley软件应用于市政综合项目BIM建模可行,一站式服务可以提供复杂项目的解决方案,在后续工作中,可以更多的应用到厂站及管网综合项目中;
        2、在实际施工的过程中,BIM针对复杂状况较快的提出解决方案,实现BIM与设计的互动,,同时对施工组织及管理起到了辅助作用;
        9.2 展望
        1、下一阶段在PC中进一步尝试管道出图操作,并尽可能符合设计院自身出图要求;
        2、仍然需要借助项目进一步规范建模流程、更高效的建模。建立或摸索一套符合自身要求的工作方式,发挥BIM作用;
        3、专业人才的缺乏是目前将BIM落地的短板,设计人员能熟练使用本专业BIM软件能更好地的改善工作流程; 
        4、BIM的实际用途并不仅仅局限于施工图纸完成以后建模,在设计的各阶段可以选择或尝试BIM的介入,逐渐积累经验,确定各阶段BIM的介入时间,应用深度,为项目BIM后续应用提供平稳的过渡;
        5、目前在市政管线方面,鸿业对于平纵出图及制图效率仍然远超BIM;但对于管网综合,BIM提供了更好的视角,在审核审定阶段效率更高,同时建模完成后,BIM解决问题的方式更能适应现场的需求;从软件操作角度分析,使用SUE构建地下管网效率相对较高,针对于变更,BIM有优势。针对复杂项目,可以采用鸿业与SUE互动的方式互补;
        6、对于建模人员配置和建模方式,应在后续项目应用中进一步探索,由于建模具有较强的“结果导向性”,对于工作的期望值或目标(设计、方案对比、结果展示、施工)决定了工作方式(单兵作战、多人组合、各专业协同),不同的情况下工作方式效率有所差异。其中协同作业作为重点应在后续BIM设计项目中做进一步的尝试和探索。 查看全部
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        1、项目背景
        2015年11月,我院作为EPC牵头单位中标海棠湾海榆东线市政道路改造工程设计施工总承包(EPC)项目。合同内容包括海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河段至海岸大道路口段,K0+000~K9+425.2)范围内道路、桥梁(涵)、交通、给排水、照明、绿化、综合管廊(综合管廊、控制中心楼、消防泵房、电气、消防及监控设施设备等),青田水厂原水输水管改造工程(原水输水管、加压泵站、变配电间、综合楼、电气、给排水、消防及设施设备等)。项目采取设计、采购、施工(EPC)总承包模式,项目总造价12.35亿元,合同工期910天。
        市政化改造道路长度9.42km,宽42m,主干路,沥青混合料路面;
        青田水厂原水输水管线于一级加压泵站处,沿规划道路敷设两根DN1400 预应力钢筒混凝土管(PCCP)至海榆东线K0+180后,再沿海榆东线敷设至青田水厂配水井,管道敷设线路长度为19.5Km,设计输送原水规模为27.5万m3/d。
        在海榆东线本次改造范围内道路左侧深约2m 处建设混合型综合管廊1 条,长约7.7 km,宽5.45m,高5m(净宽4.55m,净高4.0m),钢筋混凝土结构;根据监控中心的位置,综合管廊在K6+024处预留支线管廊与控制中心连接;综合管廊内设置有:给水管(DN400),中水管(DN400),水厂连通管(DN800)、电力(24回l0KV, 12回110KV)、通信(24孔)。管廊配置:1.防火门及通风口,2.投料口,3.管线接出口,4.预埋件,5.排水,6.管道及电缆支吊架,7.标识,8.电气,9.监控与报警,10.消防。
        天津市市政工程设计研究院作为该项目联合体牵头单位,不仅负责项目设计部分,同时承担联合体内部的组织管理和对外沟通协调工作。作为院里重点工程,本项目得到院内各级领导关怀,并派遣相关工作人员长期入驻现场进行项目管理和设计协调,院里专家定期到现场处理设计与施工中的各种问题。
        在道路改造范围外,海岸大道~青田水厂段由我院施工原水,A施工单位负责道路,B施工单位负责道路下三舱式综合管廊,项目中标后再次踏勘时发现由于多种因素导致施工环境发生较大变化,原有基础资料不能完全适用;在道路改造范围内,施工前的管线刨验显示地下管线较物探图更为繁多;项目背山临海,地质条件复杂······
        我院目前处于二次创业以及体制转型阶段,前述状况既是机遇也是挑战,除了依托院内技术力量解决现场问题,也可以采用“四新(新技术、新工艺、新材料、新方法)”辅助项目推进。结合我院其他项目,BIM在设计及施工过程中起到了较好的作用,且在我院各专业均有所应用,以我院购买Bentley软件为例,马头岗污水处理厂二期泥区处理工程进行了工程实践(ABD+ OpenPlant + MicroStation),建模及出图取得了良好的效果;山西临汾市快速交通专项规划充分体现了PowerCivil的实用性;ABD在多个综合管廊项目的节点中得到了充分的应用。但是对于较为复杂的市政综合项目,我院并未推进到施工配合阶段,仍以图纸校审为主,模型的使用寿命相对较短。
        从工程实际角度出发,构建项目的BIM,如果仅是给专家或业主“展示”的三维模型,模型构建完成后未再作修改或调整,这样的模型是“死”模型,模型构建完成也就完成了自身的使命;我们更多的是要一个“活”模型,既能反映设计状况,又能根据工程实际需要进行模型调整,通过专业之间配合,在模型的生命周期内发挥最大的作用,一直到竣工。
        随着技术的发展,目前推进BIM,对于大部分工作,计算机硬件已经不再是瓶颈,除了模型的构建,依托模型对工程设计进行分析,可以进一步完成渲染以及动画部分的工作;根据相关资料,越是管线复杂的项目,应用BIM的价值越大。
        基于“建筑是重要的,图纸是影子”的原则,选择BIM辅助工程推进,并不是说BIM可以主导一切或能解决一切问题,主导因素仍然是设计人;借助BIM,可以更好的传递和表达设计意图,将精力集中到设计阶段和解决工程问题阶段;通过一个项目进行BIM的工程实践,反思设计优化空间,完善工作流程,是设计与施工的双赢。
由于本工程属于EPC项目,设计单位牵头主导,考虑到BIM建模与传统CAD在工作效率和方式上存在差异,目前施工图期间直接采用BIM设计及出图尚未取得突破性进展,本课题基于绘制完成的施工图,进行面向施工的建模,也就是“翻模”;随着施工推进,模型会进一步完善及改进,目的在于辅助施工组织与管理。
        2、课题意义
        2.1 管线综合

        市政综合项目尤其改造项目涉及专业广泛,包括道桥水暖涵,雨污讯电燃等,各专业相互独立同时又需要密切配合。施工图的绘制,未采用协同平台的情况下,各专业除了内部校审还需要相互会签以保证图纸及设计的严谨性,各专业将自身设计交付到管线综合人员,管综结果反馈给各设计师,各专业根据管综调整设计并进行“返图”(将其他专业管线反馈到本图纸)。而不论是否采用协同平台,由于二维图纸中常采用标高表述管线之间或管线与构筑物之间相互关系,不能体现管道壁厚,无法直接准确度量相互之间净距,导致管综成为进度控制因素,而设计变更时管线综合显得更为重要。管综工程师存在任务重、责任大、风险高的特点。一旦管综人员不再跟进该项目,接手人员需要较长时间熟悉项目,处理项目上的问题则需要更长的时间。亟需能准确表达直观表现、能与设计互动的工作流程,同时,要体现“设计的生命周期”。
        2.2 专业配合
        另一方面,以本项目为例,桥涵专业的雨水箱涵属于构筑物,工艺的综合管廊也属于构筑物,考虑到覆土厚度和避让原则,常有管廊在箱涵下方的情况出现,属于单独设计并相互配合,但属于“弱结合”,管廊的埋深增加会导致基坑加深、土方量增大,支护体系及降排水措施调整、管廊坡度变化等,进一步加大投资;实际上可以加大专业之间的配合深度,进行设计优化,实现“强结合”,把该节点管廊与箱涵作为整体进行设计,再考虑沉降缝与防水措施,可以避免前述问题,管廊高程可以提高1m以上,对于管廊后期的运营维护都有很大的好处。实现“强结合”,除了设计师的配合,还需要实现可视化,一方面将直观表现成果,有助于进一步分析设计的优缺点,另外快速表达设计意图,加快校审进度。
        2.3 设计变更
        有别于水厂及泵站项目,市政项目管线权属单位多,新建与切改影响范围广,施工面呈条带状,自然环境及地形地貌变化较快,该因素导致物探图及地形图具有较强的时效性。由于基础资料和外界环境的变化导致的设计变更较多,雨污水管道作为重力流管线在高程调整时较为复杂,管线综合的工作量较大,针对复杂节点,二维图纸较难表述。市政工程施工常有分段分专业施工的特点,施工过程中经常出现未探明的管线及构筑物,如何快速有效的解决问题显得尤为重要,一方面现场配合人员未必是该专业的工程师,另一方面如何向总部准确的描述该状况或提出的解决方案被认可也不容易实现。
        项目推进过程中,发现如下问题:
        管线方面,受各种因素影响,管线权属单位不一定完全掌握地下管线情况;物探仪器针对深度超过3m的管线难以准确判断深度与位置;部分管线及构筑物施工完成后并未在城建部分存档,上述因素均可能导致变更。
        另外变更源自设计本身,设计时考虑了建成后路面与原始地形的高差,某处设置挡墙,而忽略附近居民车辆驶入建成道路的方式;雨水接入现状箱涵就近引入河道,但原箱涵设计之初主要排除道路外地面水,未考虑路面水,同时箱涵流量加大后,周边泄水渠负荷不够,可能导致雨水溢流淹没附近居民的房屋基础;原始地形图高程点采集数量不够,未能完全体现地形地貌和建构筑物的关系,某处房屋高出地面2m,管道挖深较大,支护体系施工及拆除风险较大。
        规避上述问题,除了加密高程点数量,设计人员还可以在现场踏勘时尽可能保证多的影像记录,当设计人不再跟进项目或者现场条件发生较大变化,可能需要新设计人前往现场再次踏勘,外阜项目会因此产生较高的费用。如果采用倾斜摄影技术,通过航拍构建实景模型,设计人及校审人员可以通过网盘或云在短时间内了解现场情况,提出安全可靠的解决方案,对于EPC项目,既提高了处理效率,又能节省大额差旅费用,降低成本。
        2.4 施工组织与管理
        市政工程项目隐蔽工程多,反复开挖容易导致压实度质量波动,回填不均;在施工前如果图纸梳理程度不够,施工先后顺序颠倒,易造成浅管先埋下,深管再挖开;专业分包队伍多,存在交叉施工,一旦出现错漏碰缺,易导致窝工费及工期延宕,提升项目成本;施工计划内的工程量需要计量,包括管道长度、混凝土方量、土方开挖及倒运数量,该工作需要耗费较多的人力;针对上述情况,一方面采用无人机进行实景建模,进行工程概览;航拍图片可以处理成点云,进一步构建地模,借助CIVIL板块进行工程土方分析;对各构筑物进行分拆(例如:底板+侧壁+顶板)并构建模型,进行工程量统计;将各专业模型拼装后形成总装BIM,轻松梳理各处相互关系,预见性的进行施工组织设计;借助总装BIM进行碰撞检测,降低错漏碰缺的几率。
        小结
        结合上述分析,针对市政综合项目,尤其EPC项目,在工期紧、任务重、配专业多的背景下,既想保证工程设计安全可靠,又要多快好省的进行施工,保证收益的最大化(控制成本的同时进行精益管理),BIM可以作为工程建设辅助手段进行全方位的优化。从软件使用角度分析,可以采用Bentley软件,在拥有通用平台的基础上,一方面各专业有相应的配套建模软件,另一方面将各专业模型进行整合应用具有实际工程意义。依托海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河至海岸大道路口段)改造工程施工设计总承包(EPC)项目,探索分析Bentley软件一站式解决市政综合项目的可能性与应用程度,为院内类似项目提供一定的参考。
        3、目标
        本次建模针对道路工程、原水工程、综合管廊工程、廊内管线出线(电力、通讯、中水、给水、廊内集水池)、桥涵工程、雨水工程、污水工程。针对综合管廊的节点进行建模(廊内管线、预留预埋、消防、支吊架、支墩、廊内排水),建模范围K1+774~K9+424.4。
        3.1 模型构建方面
        1、构建“准”模型,准确、实用;
        2、针对影响施工组织与管理的重要专业进行模型的构建
        3.2 模型实际应用方面
        1、借助建模的结果更好的进行施工组织与管理,充分了解隐蔽工程先后施工次序,避免工序反复造成损失;
        2、结合模型进行设计的优化,避开二维设计盲区,针对复杂节点进行充分分析,解决工程实际问题
        3、优化设计流程,形成BIM与设计的互动,延续模型的生命周期
        4、解决错漏碰缺(管线与管线、管线与结构、结构与结构)
        3.3 BIM在项目各阶段的应用价值与切入时间分析
        结合本次建模,探讨各设计阶段BIM应用的可能性,应用的方式与切入的时间节点,BIM构建模型的深度。
        3.4 市政综合项目BIM建模的标准化
        结合该工程,摸索各专业的建模流程,分析专业之间配合方式,将BIM建模流程标准化,提高建模效率与实用性。
        4、软件平台选择、基础资料
        本次建模着重综合管廊、原水管道,市政给排水管道与道路工程的相互关系(K1+774~K9+425.2),便于施工组织并在施工之前解决错漏碰缺问题,施工过程中针对复杂节点进一步优化设计,避免窝工与索赔。
        本次建模软件全部采用Bentley公司软件,目的在于减少不同软件间的格式转换,尽量“一站式”解决建模问题,其中MicroStation为通用技术平台。
        4.1 建模软件
        航拍及点云处理:Acute 3D,Point Tools;
        道路建模:Power Civil China
        综合管廊节点建模:
                            主体结构:MicroStation
                            桥架、给排水、出线管道阀门:OpenPlant
                            管廊平纵:Power Civil China
        市政给排水、原水管道建模:Power Civil 下SUE板块
        水锤模拟及分析:HAMMER v8i
        节点渲染:LumenRT
        关键帧及路径动画:MicroStation
        Bentley软件更新较快,对于软件版本的选择,英文版的更稳定,不一定全部采用最新版,可以根据自身熟悉程度甄别性选择。
        4.2 参考书籍及资料
        1) 《MicroStation工程设计应用教程(表现篇)》
        2) 《MicroStation工程设计应用教程(制图篇)》
        3) 《AECOsim Building Designer协同设计管理指南》
        4) 《AECOsim Building Designer使用指南指南?设计篇》
        5) 《Bentley BIM解决方案应用流程》
        5、建模进度计划与模型标准
        (1)模型准备阶段(2016年11月18日~2016年11月30日)
        建模人员分析梳理施工图纸,保留必备资料,剔除冗余部分,多与设计人员沟通;熟悉建模软件,研习软件教程,规范建模流程,避免重复工作;如果条件具备,设计人对自身设计图纸建模更佳。 
        专业内考虑模型文件等级,图层控制、材质赋予及贴图;专业间设定文件保存版本,文件参考深度控制,尽量风格一致,便于管理与使用。
        (2)确定建模流程阶段(2016年12月1日~2017年1月31日)
        建模基于“由易到难,由点及面,由浅及深,由粗及细”的原则
        各专业建模切入点从标准段或较易处理节点开始,构建小范围的模型,摸索实现不同专业之间模型拼装,该阶段模型要求各专业模型“像”,对模型的精细程度及材质和显示方式等要求不高,起到“四梁八柱”的骨架作用。试拼装成功后,各专业模型深化构建,仍以小范围为主,模型构建的LOD加深,构配件尺寸及材质细化,重复前述拼装工作,对拼装后的模型进行“分合”分析,结合需求的表现形式,控制模型各专业的显示样式;根据展示内容控制参考文件的嵌套深度,反向控制文件等级;根据操作模型的速度及效率提出模型“轻量化”措施,使模型占容小(文件大小尽可能小),信息量大(保证模型足够信息量),实现灵活操作。
        该阶段较为重要,需要反复进行尝试,确定合适的工作方式和建模流程,为后续工作打好基础。
        (3)模型构建及组合阶段(2017年2月1日~2017年3月31日)
        选择合适的模型拼装框架,如图5.1~5.3所示,展示的是不同的拼装方式。结合自身建模经验,不推荐A方式,该方式在后续模型控制及渲染导入阶段存在较大的问题。
        拼装方式B与C可以根据自身需求选择,各有利弊。分析A与BC,明显的区别在于模型细分。
        结合第二阶段的试验结果,将各专业的建模范围扩大。
        节点比标准段耗费的精力要多,选择代表性节点建模,模型构建拼装完成后,与设计人员对接,一方面完善模型,另一方面设计人可以通过汇总各专业信息的模型研究设计是否有优化空间,建模与设计形成良性互动。
        结合第二阶段的建模流程,根据选定的模型框架,各专业完成本专业的模型。模型构建过程中,与设计人员同步推进,随时发现问题随时解决。
        对各专业模型进行总装,根据电脑处理能力选择合适的拼装范围或文件参考深度。同时需要考虑台式机处理能力与笔记本运行速度的差异,防止“台式机上跑得快,笔记本上转不动”的现象。
        Figure 5.1 模型拼装方式A
a.jpg

        Figure 5.2 模型拼装方式B
b.jpg

         Figure 5.3 模型拼装方式C
c.jpg

        (4)碰撞检测及设计调整阶段(2017年4月1日~2017年4月30日)
        该阶段为BIM与设计的互动阶段,也是本课题的重要内容。
        模型按区块分专业拼装完成后,分析碰撞检测的相关专业,为提高运行速度,控制参考文件的深度,卸载无关部分。
        碰撞检测内容:管道与管道,管道与管廊结构、管廊与给排水附属设施(检查井、阀门井、箱涵等)、管廊节点与道路结构层等,根据碰撞检测结果调整工程设计。
        对于设计的调整,可以分为两种类型,一种是BIM中直接调整,最后反馈到蓝图;另一种是在CAD中调整后,将数据导入BIM模型,重新进行碰撞检测。如果建模人员为设计师,建议采用第一种方式,给排水专业可以充分发挥SUE的优势,更为直观和便捷,同时高效实用。
        结合点云,分析道路放坡或者修建挡土墙后与周边的环境的关系,结合实际需求调整设计,充分发挥实景建模的作用。
        (5)渲染与动画制作阶段(2017年5月1日~2017年5月10日)
        前述各阶段完成后,进行施工动画的制作及模型的渲染。
        渲染内容包括综合管廊各类型节点(内部、外部、剖面、局部大样)、管廊与地下管网(给排水管网、管廊出线)、地下设施与道路(管廊、给排水管网与道路关系)。
        动画部分设定包括8部分:
        1) 包括航拍与点云相互转化,
        2) 综合管廊标准段建造,
        3) 管廊标志性节点内部漫游,
        4) 综合管廊与原水相对关系
        5) 综合管廊及出线与地下管网相对关系
        6) 管廊及出线、地下管网与周边环境相对关系
        7) 拟建道路与环境关系
        8) 各节点渲染图展示
        6、建模流程
        经整理,模型构建逻辑如图6.1所示,分析专业之间依托关系有助于分清建模工作的主次轻重,梳理模型的独立与关联性可以更好的进行工作任务的分配。
        Figure 6.1 模型搭建逻辑
逻辑关系.jpg

        以下操作中,DGN文件中参考CAD文件时,CAD文件均采用1:1比例,采用绝对坐标。
        6.1现状地膜的创建
        现状地模的构建需要地形图,选择软件可以采用Geopak Site,也可以采用PC。种子文件选择2D,将地形图以文件参考的方式加载。通过控制参考文件图层的方式进行有效信息的提取,视图内保留DGX、GCD、首曲线和计曲线等带有高程信息的图层。将上述图层拷贝到主文件,采用如下操作:选中元素,任务栏→3→1,随意选取基准点,点击enter锁定坐标轴,下方坐标系内输入距离0,完成复制。
        地模创建:任务栏→地形模型→按图形过滤器创建地形模型,弹出对话框,打开“地形过滤器管理器”,按相应提示进行操作,对地模命名并选择特征定义,完成地模的创建,进一步导出地模为DTM,用于后续其他模型的使用。
        地模创建成后,应进行反复检查,可能局部坐标点存在问题,可以找到相应坐标点,对比文字标注与实际高程,进行调整。
        另外一种创建地模的方式是利用点云数据,点云数据的生成可以借助航拍影响,使用之前应对数据进行处理,控制相应的图层与属性。由于点云数据量极其庞大,直接导入PC会导致宕机,提取部分数据即可完成模型的构建,在MS中加载点云,在点云对话窗口中调整点云密度并将文件另存为.xyz格式,点云密度为原来的万分之一即可,不同的项目类型可以通过反复控制来达到需要的精度。
        在PC中导入前述.xyz格式文件,创建地模,导出为DTM格式,为后续模型使用。
        相比较点云和测绘CAD图纸,随着设备及测绘技术的提升,未来采用倾斜技术创建实景模型会更多的应用于实际工程中,点云随着测量精度的提高其应用更加广泛。
        6.2 道路工程模型构建
        PC中选择合适的工作环境,种子选取2D,找到道路工程CAD图纸中“道路平面线位图”,该图包含道路平面的基本信息(交点编号、前后缓和曲线参数、桩号、半径及坐标等),将图纸参考到PC中。“平面几何”中建议采用“积木法”构建道路中心线,逐段道路构建时,连接直线段时建议采用“插入回旋线”。各线段构建完成,“积木法则创建路线”对话框中一定要定义线路名称并选择“特征定义”。
        纵剖面建议采用“按竖曲线单元创建纵断面”。纵剖面构建同样需要指定特征定义和线路名称,并将最终的纵剖线路赋予平面。
        平纵方案完成后,需要创建廊道。在Power InRoads (08.11.07.615)版本中可以直接将绘制好的横断面转换成模版。
        任务→廊道模型→创建廊道,弹出对话框,选择好前述廊道基线,对廊道名称命名并选择设计阶段,弹出对话框“根据横断面模板创建三维路面”,确定起终点,选择模版,创建廊道。此处应注意“设计阶段的选择”,阶段越初级,创建速度越快,建议刚开始采用低等级创建,检查有无问题,后期可以在属性框调整设计阶段。
        路廊是可以在没有现状地模的前提下创建的,但道路存在放坡以及挡土墙等,仍需要将地模导入。路廊创建完成后,将路廊导出为地模(DTM格式),用于雨水及污水的模型创建。
        前面提到的路廊采用了统一的横断面,实际上道路存在掉头及局部拓宽、公交站台以及平交路口,建议按照5.3中确定的拼装方式进行廊道创建与处理,可以大幅度提高处理效率。分区块分类型创建,然后整合为一。
        6.3 雨水管网模型构建
        工作环境选取:种子文件2D,用户选择SUE,项目选择Bentley-Utilities-Metric,界面选择Bentley-Civil。
        首先将6.2中的未来建成道路DTM文件导入并激活,雨水CAD图纸通过文件参考的形式导入主文件,平面图纸仅保留雨水口、雨水支管、雨水井以及雨水主干管图层。
        考虑到SUE内“资料库”并不完全与国内一致,需要自行定义雨水口(雨水口及篦子)、雨水井。具体定义方式参见7.2。
        将雨水支管及干管(仅需要这两种管道)复制到主文件中,将复制的管线转换为设计的管道。
关闭CAD文件参照,利用SUE的组件中“从图形中提取公共设施”功能,进行管道偏移高程、管材等因子的参数设定。
        打开文件参照,借助CAD底图选择主文件雨水口井,属性中调整井的类型为自定义的雨水口,选择干管上的井子,属性调整为自定义的井类;现阶段鸿业的雨水口布置更为快速便捷,且符合道路设定,因而SUE内雨水口选取的是支管的端点,很可能偏离道路边线,所以需要逐个调整SUE内雨水口的位置。
        选择井类及雨水口,根据底图调整井名称及编号;平面图选择管道,打开纵剖面图,根据雨水剖面CAD底图调整各管段的高程、管径以及管材。
        6.4 污水模型管网构建
        污水模型的操作类似6.3,仍建议将达模型拆分按区块建模。
        6.5 综合管廊模型构建
        由于综合管廊在平面上线形按照道路中心线进行偏移,为方便施工与计量,平面位置基本依托道路工程的桩号,所以构建综合管廊前需要有道路桩号,并将桩号(包括雨污水、原水、管廊内部中水给水及管廊节点)进行换算。
        首先PC内构建综合管廊的平纵方案,导出ALG,并在PC中创建各标准段;其次在MS内构建管廊节点主体框架,其次将管廊节点参考到管廊分装文件,按照桩号及高程进行定位;最后单独创建衔接标准段与节点的模型。
主体拼装完成后,进行管廊节点内部构建,建议将模型按内容拆分,后续通过文件参考装配。
        在标准段,各管线的布置位置相对于管廊基线是固定的,可以在PC中通过平纵alg的偏移及调整,确定各管道中心高程,之后根据桩号转换文件和管线平面CAD,在OpenPlant中完成各管道出线。
        6.6 原水工程模型构建
        原水管道基于道路中心线偏移一定距离,导入道路ALG,根据鸿业市政管线绘制剖面及管综结果构建原水管道高程,建议按照5.3中确定的架构进行建模,并非依据原水井类分段。
        原水管道建模的前提是CAD管网综合已经完成,数据导入HAMMER v8i进行水锤分析已经符合规范要求。
        构建出原水管道高程后,在SUE内直接转换为水管,由于软件设定的原因,管线放样可能为管内底、管中或管内顶,是需要进行设定。
        快速打开设定文件的底目录:
        菜单栏→元素→元素模版→文件→C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\dgnlib\SampleDrainageFeatureDefsMetric.dgnlib,PC会打开相应的文件。
        文件内打开项目浏览器→Civil标准→特征定义→Conduits,找到相应的管道,右键属性,在 “形状方向”选择管线衔接方式。
        6.7 航拍及点云处理
        由测绘分院进行处理,点云格式.las或.pod。
        6.8 箱涵模型构建
        箱涵模型主要在MS内完成,以CAD图纸为底图,结合7.3部分提示,在总装文件时控制平面位置和高程。
        6.9 模型组装
        各专业模型构建完成后,进行模型总装。
        模型总装根据不同的需求进行不同深度的装配,例如,根据5.5中的动画要求,节点部分需要有较为详细的展示;当展示管廊与地下管网时,管廊文件参考深度到管廊框架主体即可。这样的设定主要是为了更快速的达到预期的目的。根据需求做分门别类的组装,并通过参考设定各文件的视图样式。
        7、建模细节
        7.1 SUE内的特征定义
        由于诸多原因,SUE内井的类型及及他附属设施可能与设计人的构想有差异,可以通过自定义的方式创建新的类型,在后续模型操作中可以直接使用,同软件自带的其他井类一样便捷。
        首先找到图集或设计图纸,以某一个雨水口为例,雨水口在SUE中的对比为“CB#12”,打开6.6中的库文件,项目浏览器→Civil标准→特征定义→Drainage Nodes→CB#12,右键属性,弹出属性对话框,可以看出如下对应关系:
    Figure 7.1 映射关系
特征定义.jpg

        点击文件→元素→元素模板→Storm Sewer Nodes/Conduits Drainage,可以查看相应模版对应的激活单元,激活单元存储位置位于:C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\cell\Sample Drainage FeatureDefs.cell
        意味着如果修改最后面的文件,前端就会反映相应的调整。
        打开前述cell,较为快捷的修改方式如下:制作上述三个激活单元以及CB#12文件副本,并进行相应的重命名,参照图集或者CAD图纸绘制井类,重新建立图7.1中的链接,完成雨水口的自定义。
        7.2 模版创建及导入
        Power InRoads (08.11.07.615)中,完成横断面的绘制。考虑到廊道是将横断面模版沿着中心线放样,有“点成线,线成面,面成体”的结果,绘制横断面时注意,如果现实中是实体,该部分断面应为多边形,如果是面,可以采用线。可以在InRoads中直接绘制横断面,也可以在CAD中按1:1比例绘制好后,以文件参考的形式合并到主文件中。
        选中横断面,以放样点为基准点,将断面移动到坐标原点(0,0),此时In Roads种子文件采用2D较为合适。
        选中横断面,以坐标原点为基准点进行缩放,比例控制为1mm替代1m。保持横断面选中,菜单栏→Applications→InRoads Group→Modeler→Create Template,弹出“Create Template”对话框,File→Import Template,弹出“Import Template from Graphics”对话框,对话框底部“Minimum Chord Length Of Curves Elements”中填入0.001或者更小的数值,这样可以加密点的数量,降低横断面失真率,其他选项可以默认。导入完成后,对模版进行命名,保存,然后将模版另存为:File→Save As ,模版文件会以itl的文件格式另存。
        在Power Civil China SS4版本中(08.11.09.845)中将模版导入,模型制作期间发现,如果要使用Inroads中创建的模板,最好将模版导入到创建廊道的软件模板库中使用。
        PC中导入模板:任务栏→廊道模型→创建横断面模版;弹出“创建横断面模版”对话框,工具→模板库管理器,弹出对话框,右侧导入itl文件,选择InRoads中创建的模版,拖拽到左侧模板库中,保存。
        完成导入工作后,在“创建横断面模版”中双击模板,进行横断面的各部分特征定义及名称修改,便于后续使用。
        7.3 模型比例、坐标系及拼装
        由于道路并非正南或正北,各专业模型构建完成后需要内部的拼装和总装,存在两种拼装方式:按照绝对坐标建模,直接拼装或者按照自定义方式建模,拼装时通过调整坐标和比例等参数完成拼装。
        以本工程为例,建议模型构建之初就采用1:1比例构建模型,该方式便于统一管理模型,对于部分不易表述或细节较多部位,采用保存视图的方式。
        结合6.1部分,除与道路alg相关部分采用绝对坐标系外,独立模型构建的坐标系采用自定义坐标系,自定义坐标系的使用原则是“高效实用,符合实际需求”,既要满足本模型的构建,又能满足拼装模型的快速接入。独立模型在建模时如果采用绝对坐标,由于该模型可能既存在平面角度又有纵向的倾斜,跟此相关的其他文件拼装时有较高的操作难度,精度及效率大打折扣。
        模型拼装阶段,以综合管廊节点为例,内部涉及因素较多(管道、支吊架、支墩、预留预埋、出线、管廊主体等),虽然节点类型多,但内部构成的多处存在一致性,根据需求,将支吊架、支墩、预埋件等单独做model,不同的节点根据工程设计进行拼装,文件参考时一定要勾选“保存相对路径”;由于部分模型采用的是自定义坐标系,在拼装时统一采用绝对坐标系,会出现参考文件“跑偏”的特点,需要进行平面位置及高程的调整,首先,激活锁选项勾选“ACS平面锁”及“ACS捕捉锁”,先调整平面位置,再进行高程的调整。
        高程的查询可以在软件中设定,菜单栏→设置→精确绘图→显示→勾选“显示坐标”,设定完成后,注意释放ACS平面锁及ACS捕捉锁,通过绘图工具从原点引出线,光标点会实时显示XYZ坐标。
        7.4 建模的化零为整与化整为零
        根据自身建模经验及在该项目中的尝试,强烈建议模型细分,将模型分专业按区块做到“化整为零”。软件的很多操作涉及到运算,单一模型涉及的范围越广、因素越多,计算需要耗费的资源越多,随之带来效率降低、资源占用的问题,模型的分拆可以大幅度提高处理效率,尤其对于PC中采用土木单元处理平交路口,SUE板块下调整给排水井的类型等,分拆并不会导致逻辑上的错误,MS平台的文件参考功能可以重新做到“化零为整”。
        模型如果不分拆处理还有另外的问题:文件损坏的风险。文件损坏可能导致大量数据无法再利用,分拆模型相当于均摊风险。
        7.5 PC中的操作
        由于PC中的平面方案可以采用平面线参数化或方案导入的方式,节省较多的时间,但是对于较长的线路,纵断面创建时存在工作量相对较大(手动输入参数较多),并且绘制的方案不能进行位移。
        在实际操作中,也存在较为高效的方式:将CAD中的道路纵剖面合并到主文件,也就是平面,并创建成线串,选中元素,ctrl+c实现复制,打开平面方案的纵剖面,右键粘贴,即可以进行位移,通过捕捉等操作,将线串确定在合适的位置上,在“纵面几何”中选择“创建土木规则特征”,即可快速完成纵剖面的方案导入。
        MS的部分功能也可以在纵剖面上得到体现,如果希望在纵剖面上加减点,任务→7→8(插入顶点)/9(删除顶点)。
        7.6 方案的导入与导出
        PC中绘制完成平纵方案后,应及时将方案导出(alg),该举具有重要意义,方案是文件的核心,如同横断面模板的itl文件、地模的DTM一样,只要alg、itl及dtm等文件在,模型文件损坏对工作进程带来的损失能降低很多。
        前述文件还有占容小内涵丰富安全稳定的特点,其次,alg文件可以完成多个方案的对比以及拼接,对于长距离的方案可以先分拆导出alg,后续再整合的方式进行管理。
        7.7 PC中的精确绘图
        Power Civil China中除了MS内置的精确绘图以外,还存在有土木精确绘图,而这两种方式是不能同时使用的,即便关闭土木精确绘图,仍然无法恢复锁轴等功能。
        恢复MS精确绘图,首先关闭土木精确绘图,其次点击“开关精确绘图”按钮(实心方框十字叉)两次,在绘图栏随意选取绘图命令进行绘制,尝试是否能够锁轴,如果不能,再点击一次“开关精确绘图”按钮,多尝试几次即可。
        7.8 动画
        设定路径时,应充分考虑总帧数与播放的关系,当总帧数及每秒帧数确定后,路径应尽可能平滑,镜头转换过度平缓。
        在MS中模拟建造过程,主要依靠关键帧,在使用不够娴熟的情况下,每设定一次关键帧,应从头视察一遍相应的效果,及时处理意料之外的状况,另外,关键帧中如果元素较多,容易造成机器卡顿。
        7.9 SUE内管道纵剖面查看
        SUE内如果希望看到多根管道的纵剖面,需要提前设定:菜单栏→工具→项目浏览器,弹出“项目浏览器设置”对话窗,将“公共设施模型”选项调整为“打开”。
        菜单栏→工具→项目导航→链接→项目浏览器,在弹出窗口中找到“地下公共设施”选项,右键“剖面图选项”,选择相应的管道,进行命名及查看。
        SUE的纵剖面可能存在这样的缺点,只能逐根管道调整高程,不能再多根管道的纵剖面内直接调整某根管道的高程。
        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经完成碰撞检测,为“准确”的模型。模型体量过大的情况下导入LumenRT容易成为“黑匣子”,因而需要控制拼装模型的体量。
        在渲染阶段,如果用CE版本展示V8i版本的模型,需要将V8i版本的材质拷贝到CE版本中,不然会丢材质;在模型导入LunmeRT时,CE版本比V8i版本具有更好的处理能力;LunmeRT可以做路径动画,但不能做关键帧动画,采用图层开关控制的方式会使模型展示阶段略显突兀,建议采用MS内的关键帧动画;当某一物体添加光源后,希望看到灯光显示效果,可以在MS内选择“视图显示样式”—“光滑    建模”,但应注意不要勾选“调整试图亮度”内的“默认光照”,另外MS内的灯光是无法导入到LunmeRT内的,但LunmeRT内可以自己添加光源,当模型内有较多光源时需要注意该问题;LunmeRT用于渲染,有着“傻瓜式”操作,非常便捷,但是MS内置的Luxology渲染更为强大,但操作也更为复杂,本次建模未对Luxology渲染进一步尝试。
        考虑到市政道路项目基本为隐蔽工程,在对渲染质量要求不高的情况下,在MicroStation内可以快速渲染模型,将模型赋予材质并控制灯光后,包括视角及剖切位置。
        菜单栏→实用工具→图像→保存,调整图像分辨率等设定点击确定即可完成图像保存。
        7.11 部分渲染图像展示
        Figure 7.2综合管廊出线与给排水管网相互关系
20-综合管廊出线与给排水管网相互关系(2).jpg

        Figure 7.3综合管廊特殊B型出线口K8+207
19-02-综合管廊特殊B型出线口K8_207.jpg

        Figure 7.4投料口A通行平台
06-02投料口A通行平台.jpg

        Figure 7.5投料口A剖面视图
06-10投料口A.jpg

        Figure 7.6管廊标准段面渲染
02-标准段(1).jpg

        Figure 7.7管廊标准段面实际建成
03-管廊标准段内部实景照片(1).jpg

        8、建模结果
        1、完成K1+774~K9+424.4范围内除桥梁外各专业完整的三维模型,并实现了总装。模型采用绝对坐标,模型比例1:1,可以逐类、逐段、逐层浏览,数据准确,信息可靠;
        2、模型较为清晰的反映各专业设计方案之间的关系,道路横纵断面准确,地下管线齐全,管廊节点与道路各结构层距离可准确计量;
        3、通过管线碰撞,进一步解决了专业会签后疏忽的小部分问题;
        4、根据总装模型,预判施工先后顺序,在施工组织与管理中进行了实际应用,起到工程辅助优化的作用;
        5、通过模型构建对各专业软件的功能进行表达,基本确定了建模流程,体验了不同的组装架构模型的可操作性与实用性;
        6、建模人员水平有所提升,软件应用范围得到扩大;
        7、在模型构建过程中,充分感受到协同工作的重要性,无论是建模还是设计,协同是避免“设计盲区”和“错漏碰缺”的重要手段;
        8、经渲染后的模型,达到所见即所得的水平,在渲染的基础上完成动画制作,详见附件“渲染成果”及“海榆东线综合管廊正式成果20170717”。
        9、创新与展望
        9.1 创新点
        1、借助海榆东线工程,在完全采用Bentley软件的前提下,完成建模工作,并提供动画素材及部分效果图。Bentley软件应用于市政综合项目BIM建模可行,一站式服务可以提供复杂项目的解决方案,在后续工作中,可以更多的应用到厂站及管网综合项目中;
        2、在实际施工的过程中,BIM针对复杂状况较快的提出解决方案,实现BIM与设计的互动,,同时对施工组织及管理起到了辅助作用;
        9.2 展望
        1、下一阶段在PC中进一步尝试管道出图操作,并尽可能符合设计院自身出图要求;
        2、仍然需要借助项目进一步规范建模流程、更高效的建模。建立或摸索一套符合自身要求的工作方式,发挥BIM作用;
        3、专业人才的缺乏是目前将BIM落地的短板,设计人员能熟练使用本专业BIM软件能更好地的改善工作流程; 
        4、BIM的实际用途并不仅仅局限于施工图纸完成以后建模,在设计的各阶段可以选择或尝试BIM的介入,逐渐积累经验,确定各阶段BIM的介入时间,应用深度,为项目BIM后续应用提供平稳的过渡;
        5、目前在市政管线方面,鸿业对于平纵出图及制图效率仍然远超BIM;但对于管网综合,BIM提供了更好的视角,在审核审定阶段效率更高,同时建模完成后,BIM解决问题的方式更能适应现场的需求;从软件操作角度分析,使用SUE构建地下管网效率相对较高,针对于变更,BIM有优势。针对复杂项目,可以采用鸿业与SUE互动的方式互补;
        6、对于建模人员配置和建模方式,应在后续项目应用中进一步探索,由于建模具有较强的“结果导向性”,对于工作的期望值或目标(设计、方案对比、结果展示、施工)决定了工作方式(单兵作战、多人组合、各专业协同),不同的情况下工作方式效率有所差异。其中协同作业作为重点应在后续BIM设计项目中做进一步的尝试和探索。

新手求助-讨论:Bentley系列软件能否实现综合管廊BIM正向设计?(地形建模+道路建模+管廊建模)

naier 回复了问题 • 5 人关注 • 5 个回复 • 4375 次浏览 • 2017-07-18 16:13 • 来自相关话题

BIM应用于市政综合项目的探索与实践

wyxcqu 发表了文章 • 6 个评论 • 3676 次浏览 • 2017-08-10 19:59 • 来自相关话题

        分享自己的一点感悟,希望自己能为BIM发展做一点微小的贡献
        
        1、项目背景
        2015年11月,我院作为EPC牵头单位中标海棠湾海榆东线市政道路改造工程设计施工总承包(EPC)项目。合同内容包括海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河段至海岸大道路口段,K0+000~K9+425.2)范围内道路、桥梁(涵)、交通、给排水、照明、绿化、综合管廊(综合管廊、控制中心楼、消防泵房、电气、消防及监控设施设备等),青田水厂原水输水管改造工程(原水输水管、加压泵站、变配电间、综合楼、电气、给排水、消防及设施设备等)。项目采取设计、采购、施工(EPC)总承包模式,项目总造价12.35亿元,合同工期910天。
        市政化改造道路长度9.42km,宽42m,主干路,沥青混合料路面;
        青田水厂原水输水管线于一级加压泵站处,沿规划道路敷设两根DN1400 预应力钢筒混凝土管(PCCP)至海榆东线K0+180后,再沿海榆东线敷设至青田水厂配水井,管道敷设线路长度为19.5Km,设计输送原水规模为27.5万m3/d。
        在海榆东线本次改造范围内道路左侧深约2m 处建设混合型综合管廊1 条,长约7.7 km,宽5.45m,高5m(净宽4.55m,净高4.0m),钢筋混凝土结构;根据监控中心的位置,综合管廊在K6+024处预留支线管廊与控制中心连接;综合管廊内设置有:给水管(DN400),中水管(DN400),水厂连通管(DN800)、电力(24回l0KV, 12回110KV)、通信(24孔)。管廊配置:1.防火门及通风口,2.投料口,3.管线接出口,4.预埋件,5.排水,6.管道及电缆支吊架,7.标识,8.电气,9.监控与报警,10.消防。
        天津市市政工程设计研究院作为该项目联合体牵头单位,不仅负责项目设计部分,同时承担联合体内部的组织管理和对外沟通协调工作。作为院里重点工程,本项目得到院内各级领导关怀,并派遣相关工作人员长期入驻现场进行项目管理和设计协调,院里专家定期到现场处理设计与施工中的各种问题。
        在道路改造范围外,海岸大道~青田水厂段由我院施工原水,A施工单位负责道路,B施工单位负责道路下三舱式综合管廊,项目中标后再次踏勘时发现由于多种因素导致施工环境发生较大变化,原有基础资料不能完全适用;在道路改造范围内,施工前的管线刨验显示地下管线较物探图更为繁多;项目背山临海,地质条件复杂······
        我院目前处于二次创业以及体制转型阶段,前述状况既是机遇也是挑战,除了依托院内技术力量解决现场问题,也可以采用“四新(新技术、新工艺、新材料、新方法)”辅助项目推进。结合我院其他项目,BIM在设计及施工过程中起到了较好的作用,且在我院各专业均有所应用,以我院购买Bentley软件为例,马头岗污水处理厂二期泥区处理工程进行了工程实践(ABD+ OpenPlant + MicroStation),建模及出图取得了良好的效果;山西临汾市快速交通专项规划充分体现了PowerCivil的实用性;ABD在多个综合管廊项目的节点中得到了充分的应用。但是对于较为复杂的市政综合项目,我院并未推进到施工配合阶段,仍以图纸校审为主,模型的使用寿命相对较短。
        从工程实际角度出发,构建项目的BIM,如果仅是给专家或业主“展示”的三维模型,模型构建完成后未再作修改或调整,这样的模型是“死”模型,模型构建完成也就完成了自身的使命;我们更多的是要一个“活”模型,既能反映设计状况,又能根据工程实际需要进行模型调整,通过专业之间配合,在模型的生命周期内发挥最大的作用,一直到竣工。
        随着技术的发展,目前推进BIM,对于大部分工作,计算机硬件已经不再是瓶颈,除了模型的构建,依托模型对工程设计进行分析,可以进一步完成渲染以及动画部分的工作;根据相关资料,越是管线复杂的项目,应用BIM的价值越大。
        基于“建筑是重要的,图纸是影子”的原则,选择BIM辅助工程推进,并不是说BIM可以主导一切或能解决一切问题,主导因素仍然是设计人;借助BIM,可以更好的传递和表达设计意图,将精力集中到设计阶段和解决工程问题阶段;通过一个项目进行BIM的工程实践,反思设计优化空间,完善工作流程,是设计与施工的双赢。
由于本工程属于EPC项目,设计单位牵头主导,考虑到BIM建模与传统CAD在工作效率和方式上存在差异,目前施工图期间直接采用BIM设计及出图尚未取得突破性进展,本课题基于绘制完成的施工图,进行面向施工的建模,也就是“翻模”;随着施工推进,模型会进一步完善及改进,目的在于辅助施工组织与管理。
        2、课题意义
        2.1 管线综合
        市政综合项目尤其改造项目涉及专业广泛,包括道桥水暖涵,雨污讯电燃等,各专业相互独立同时又需要密切配合。施工图的绘制,未采用协同平台的情况下,各专业除了内部校审还需要相互会签以保证图纸及设计的严谨性,各专业将自身设计交付到管线综合人员,管综结果反馈给各设计师,各专业根据管综调整设计并进行“返图”(将其他专业管线反馈到本图纸)。而不论是否采用协同平台,由于二维图纸中常采用标高表述管线之间或管线与构筑物之间相互关系,不能体现管道壁厚,无法直接准确度量相互之间净距,导致管综成为进度控制因素,而设计变更时管线综合显得更为重要。管综工程师存在任务重、责任大、风险高的特点。一旦管综人员不再跟进该项目,接手人员需要较长时间熟悉项目,处理项目上的问题则需要更长的时间。亟需能准确表达、直观表现、能与设计互动的工作流程,同时,要体现“设计的生命周期”。
        2.2 专业配合
        另一方面,以本项目为例,桥涵专业的雨水箱涵属于构筑物,工艺的综合管廊也属于构筑物,考虑到覆土厚度和避让原则,常有管廊在箱涵下方的情况出现,属于单独设计并相互配合,但属于“弱结合”,管廊的埋深增加会导致基坑加深、土方量增大,支护体系及降排水措施调整、管廊坡度变化等,进一步加大投资;实际上可以加大专业之间的配合深度,进行设计优化,实现“强结合”,把该节点管廊与箱涵作为整体进行设计,再考虑沉降缝与防水措施,可以避免前述问题,管廊高程可以提高1m以上,对于管廊后期的运营维护都有很大的好处。实现“强结合”,除了设计师的配合,还需要实现可视化,一方面将直观表现成果,有助于进一步分析设计的优缺点,另外快速表达设计意图,加快校审进度。
        2.3 设计变更
        有别于水厂及泵站项目,市政项目管线权属单位多,新建与切改影响范围广,施工面呈条带状,自然环境及地形地貌变化较快,该因素导致物探图及地形图具有较强的时效性。由于基础资料和外界环境的变化导致的设计变更较多,雨污水管道作为重力流管线在高程调整时较为复杂,管线综合的工作量较大,针对复杂节点,二维图纸较难表述。市政工程施工常有分段分专业施工的特点,施工过程中经常出现未探明的管线及构筑物,如何快速有效的解决问题显得尤为重要,一方面现场配合人员未必是该专业的工程师,另一方面如何向总部准确的描述该状况或提出的解决方案被认可也不容易实现。
        项目推进过程中,发现如下问题:
        管线方面,受各种因素影响,管线权属单位不一定完全掌握地下管线情况;物探仪器针对深度超过3m的管线难以准确判断深度与位置;部分管线及构筑物施工完成后并未在城建部分存档,上述因素均可能导致变更。
        另外变更源自设计本身,设计时考虑了建成后路面与原始地形的高差,某处设置挡墙,而忽略附近居民车辆驶入建成道路的方式;雨水接入现状箱涵就近引入河道,但原箱涵设计之初主要排除道路外地面水,未考虑路面水,同时箱涵流量加大后,周边泄水渠负荷不够,可能导致雨水溢流淹没附近居民的房屋基础;原始地形图高程点采集数量不够,未能完全体现地形地貌和建构筑物的关系,某处房屋高出地面2m,管道挖深较大,支护体系施工及拆除风险较大。
        规避上述问题,除了加密高程点数量,设计人员还可以在现场踏勘时尽可能保证多的影像记录,当设计人不再跟进项目或者现场条件发生较大变化,可能需要新设计人前往现场再次踏勘,外阜项目会因此产生较高的费用。如果采用倾斜摄影技术,通过航拍构建实景模型,设计人及校审人员可以通过网盘或云在短时间内了解现场情况,提出安全可靠的解决方案,对于EPC项目,既提高了处理效率,又能节省大额差旅费用,降低成本。
        2.4 施工组织与管理
        市政工程项目隐蔽工程多,反复开挖容易导致压实度质量波动,回填不均;在施工前如果图纸梳理程度不够,施工先后顺序颠倒,易造成浅管先埋下,深管再挖开;专业分包队伍多,存在交叉施工,一旦出现错漏碰缺,易导致窝工费及工期延宕,提升项目成本;施工计划内的工程量需要计量,包括管道长度、混凝土方量、土方开挖及倒运数量,该工作需要耗费较多的人力;针对上述情况,一方面采用无人机进行实景建模,进行工程概览;航拍图片可以处理成点云,进一步构建地模,借助CIVIL板块进行工程土方分析;对各构筑物进行分拆(例如:底板+侧壁+顶板)并构建模型,进行工程量统计;将各专业模型拼装后形成总装BIM,轻松梳理各处相互关系,预见性的进行施工组织设计;借助总装BIM进行碰撞检测,降低错漏碰缺的几率。
        小结
        结合上述分析,针对市政综合项目,尤其EPC项目,在工期紧、任务重、配专业多的背景下,既想保证工程设计安全可靠,又要多快好省的进行施工,保证收益的最大化(控制成本的同时进行精益管理),BIM可以作为工程建设辅助手段进行全方位的优化。从软件使用角度分析,可以采用Bentley软件,在拥有通用平台的基础上,一方面各专业有相应的配套建模软件,另一方面将各专业模型进行整合应用具有实际工程意义。依托海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河至海岸大道路口段)改造工程施工设计总承包(EPC)项目,探索分析Bentley软件一站式解决市政综合项目的可能性与应用程度,为院内类似项目提供一定的参考。
        3、目标
        本次建模针对道路工程、原水工程、综合管廊工程、廊内管线出线(电力、通讯、中水、给水、廊内集水池)、桥涵工程、雨水工程、污水工程。针对综合管廊的节点进行建模(廊内管线、预留预埋、消防、支吊架、支墩、廊内排水),建模范围K1+774~K9+424.4。
        3.1 模型构建方面
        1、构建“准”模型,准确、实用;
        2、针对影响施工组织与管理的重要专业进行模型的构建
        3.2 模型实际应用方面
        1、借助建模的结果更好的进行施工组织与管理,充分了解隐蔽工程先后施工次序,避免工序反复造成损失;
        2、结合模型进行设计的优化,避开二维设计盲区,针对复杂节点进行充分分析,解决工程实际问题
        3、优化设计流程,形成BIM与设计的互动,延续模型的生命周期
        4、解决错漏碰缺(管线与管线、管线与结构、结构与结构)
        3.3 BIM在项目各阶段的应用价值与切入时间分析
        结合本次建模,探讨各设计阶段BIM应用的可能性,应用的方式与切入的时间节点,BIM构建模型的深度。
        3.4 市政综合项目BIM建模的标准化
        结合该工程,摸索各专业的建模流程,分析专业之间配合方式,将BIM建模流程标准化,提高建模效率与实用性。
        4、软件平台选择、基础资料
        本次建模着重综合管廊、原水管道,市政给排水管道与道路工程的相互关系(K1+774~K9+425.2),便于施工组织并在施工之前解决错漏碰缺问题,施工过程中针对复杂节点进一步优化设计,避免窝工与索赔。
        本次建模软件全部采用Bentley公司软件,目的在于减少不同软件间的格式转换,尽量“一站式”解决建模问题,其中MicroStation为通用技术平台。
        4.1 建模软件
        航拍及点云处理:Acute 3D,Point Tools;
        道路建模:Power Civil China
        综合管廊节点建模:
                            主体结构:MicroStation
                            桥架、给排水、出线管道阀门:OpenPlant
                            管廊平纵:Power Civil China
        市政给排水、原水管道建模:Power Civil 下SUE板块
        水锤模拟及分析:HAMMER v8i
        节点渲染:LumenRT
        关键帧及路径动画:MicroStation
        Bentley软件更新较快,对于软件版本的选择,英文版的更稳定,不一定全部采用最新版,可以根据自身熟悉程度甄别性选择。
        4.2 参考书籍及资料
        1) 《MicroStation工程设计应用教程(表现篇)》
        2) 《MicroStation工程设计应用教程(制图篇)》
        3) 《AECOsim Building Designer协同设计管理指南》
        4) 《AECOsim Building Designer使用指南指南?设计篇》
        5) 《Bentley BIM解决方案应用流程》
        5、建模进度计划与模型标准
        (1)模型准备阶段(2016年11月18日~2016年11月30日)
        建模人员分析梳理施工图纸,保留必备资料,剔除冗余部分,多与设计人员沟通;熟悉建模软件,研习软件教程,规范建模流程,避免重复工作;如果条件具备,设计人对自身设计图纸建模更佳。 
        专业内考虑模型文件等级,图层控制、材质赋予及贴图;专业间设定文件保存版本,文件参考深度控制,尽量风格一致,便于管理与使用。
        (2)确定建模流程阶段(2016年12月1日~2017年1月31日)
        建模基于“由易到难,由点及面,由浅及深,由粗及细”的原则
        各专业建模切入点从标准段或较易处理节点开始,构建小范围的模型,摸索实现不同专业之间模型拼装,该阶段模型要求各专业模型“像”,对模型的精细程度及材质和显示方式等要求不高,起到“四梁八柱”的骨架作用。试拼装成功后,各专业模型深化构建,仍以小范围为主,模型构建的LOD加深,构配件尺寸及材质细化,重复前述拼装工作,对拼装后的模型进行“分合”分析,结合需求的表现形式,控制模型各专业的显示样式;根据展示内容控制参考文件的嵌套深度,反向控制文件等级;根据操作模型的速度及效率提出模型“轻量化”措施,使模型占容小(文件大小尽可能小),信息量大(保证模型足够信息量),实现灵活操作。
        该阶段较为重要,需要反复进行尝试,确定合适的工作方式和建模流程,为后续工作打好基础。
        (3)模型构建及组合阶段(2017年2月1日~2017年3月31日)
        选择合适的模型拼装框架,如图5.1~5.3所示,展示的是不同的拼装方式。结合自身建模经验,不推荐A方式,该方式在后续模型控制及渲染导入阶段存在较大的问题。
        拼装方式B与C可以根据自身需求选择,各有利弊。分析A与BC,明显的区别在于模型细分。
        结合第二阶段的试验结果,将各专业的建模范围扩大。
        节点比标准段耗费的精力要多,选择代表性节点建模,模型构建拼装完成后,与设计人员对接,一方面完善模型,另一方面设计人可以通过汇总各专业信息的模型研究设计是否有优化空间,建模与设计形成良性互动。
        结合第二阶段的建模流程,根据选定的模型框架,各专业完成本专业的模型。模型构建过程中,与设计人员同步推进,随时发现问题随时解决。
        对各专业模型进行总装,根据电脑处理能力选择合适的拼装范围或文件参考深度。同时需要考虑台式机处理能力与笔记本运行速度的差异,防止“台式机上跑得快,笔记本上转不动”的现象。
        Figure 5.1 模型拼装方式A




        Figure 5.2 模型拼装方式B




         Figure 5.3 模型拼装方式C




        (4)碰撞检测及设计调整阶段(2017年4月1日~2017年4月30日)
        该阶段为BIM与设计的互动阶段,也是本课题的重要内容。
        模型按区块分专业拼装完成后,分析碰撞检测的相关专业,为提高运行速度,控制参考文件的深度,卸载无关部分。
        碰撞检测内容:管道与管道,管道与管廊结构、管廊与给排水附属设施(检查井、阀门井、箱涵等)、管廊节点与道路结构层等,根据碰撞检测结果调整工程设计。
        对于设计的调整,可以分为两种类型,一种是BIM中直接调整,最后反馈到蓝图;另一种是在CAD中调整后,将数据导入BIM模型,重新进行碰撞检测。如果建模人员为设计师,建议采用第一种方式,给排水专业可以充分发挥SUE的优势,更为直观和便捷,同时高效实用。
        结合点云,分析道路放坡或者修建挡土墙后与周边的环境的关系,结合实际需求调整设计,充分发挥实景建模的作用。
        (5)渲染与动画制作阶段(2017年5月1日~2017年5月10日)
        前述各阶段完成后,进行施工动画的制作及模型的渲染。
        渲染内容包括综合管廊各类型节点(内部、外部、剖面、局部大样)、管廊与地下管网(给排水管网、管廊出线)、地下设施与道路(管廊、给排水管网与道路关系)。
        动画部分设定包括8部分:
        1) 包括航拍与点云相互转化,
        2) 综合管廊标准段建造,
        3) 管廊标志性节点内部漫游,
        4) 综合管廊与原水相对关系
        5) 综合管廊及出线与地下管网相对关系
        6) 管廊及出线、地下管网与周边环境相对关系
        7) 拟建道路与环境关系
        8) 各节点渲染图展示
        6、建模流程
        经整理,模型构建逻辑如图6.1所示,分析专业之间依托关系有助于分清建模工作的主次轻重,梳理模型的独立与关联性可以更好的进行工作任务的分配。
        Figure 6.1 模型搭建逻辑




        以下操作中,DGN文件中参考CAD文件时,CAD文件均采用1:1比例,采用绝对坐标。
        6.1现状地膜的创建
        现状地模的构建需要地形图,选择软件可以采用Geopak Site,也可以采用PC。种子文件选择2D,将地形图以文件参考的方式加载。通过控制参考文件图层的方式进行有效信息的提取,视图内保留DGX、GCD、首曲线和计曲线等带有高程信息的图层。将上述图层拷贝到主文件,采用如下操作:选中元素,任务栏→3→1,随意选取基准点,点击enter锁定坐标轴,下方坐标系内输入距离0,完成复制。
        地模创建:任务栏→地形模型→按图形过滤器创建地形模型,弹出对话框,打开“地形过滤器管理器”,按相应提示进行操作,对地模命名并选择特征定义,完成地模的创建,进一步导出地模为DTM,用于后续其他模型的使用。
        地模创建成后,应进行反复检查,可能局部坐标点存在问题,可以找到相应坐标点,对比文字标注与实际高程,进行调整。
        另外一种创建地模的方式是利用点云数据,点云数据的生成可以借助航拍影响,使用之前应对数据进行处理,控制相应的图层与属性。由于点云数据量极其庞大,直接导入PC会导致宕机,提取部分数据即可完成模型的构建,在MS中加载点云,在点云对话窗口中调整点云密度并将文件另存为.xyz格式,点云密度为原来的万分之一即可,不同的项目类型可以通过反复控制来达到需要的精度。
        在PC中导入前述.xyz格式文件,创建地模,导出为DTM格式,为后续模型使用。
        相比较点云和测绘CAD图纸,随着设备及测绘技术的提升,未来采用倾斜技术创建实景模型会更多的应用于实际工程中,点云随着测量精度的提高其应用更加广泛。
        6.2 道路工程模型构建
        PC中选择合适的工作环境,种子选取2D,找到道路工程CAD图纸中“道路平面线位图”,该图包含道路平面的基本信息(交点编号、前后缓和曲线参数、桩号、半径及坐标等),将图纸参考到PC中。“平面几何”中建议采用“积木法”构建道路中心线,逐段道路构建时,连接直线段时建议采用“插入回旋线”。各线段构建完成,“积木法则创建路线”对话框中一定要定义线路名称并选择“特征定义”。
        纵剖面建议采用“按竖曲线单元创建纵断面”。纵剖面构建同样需要指定特征定义和线路名称,并将最终的纵剖线路赋予平面。
        平纵方案完成后,需要创建廊道。在Power InRoads (08.11.07.615)版本中可以直接将绘制好的横断面转换成模版。
        任务→廊道模型→创建廊道,弹出对话框,选择好前述廊道基线,对廊道名称命名并选择设计阶段,弹出对话框“根据横断面模板创建三维路面”,确定起终点,选择模版,创建廊道。此处应注意“设计阶段的选择”,阶段越初级,创建速度越快,建议刚开始采用低等级创建,检查有无问题,后期可以在属性框调整设计阶段。
        路廊是可以在没有现状地模的前提下创建的,但道路存在放坡以及挡土墙等,仍需要将地模导入。路廊创建完成后,将路廊导出为地模(DTM格式),用于雨水及污水的模型创建。
        前面提到的路廊采用了统一的横断面,实际上道路存在掉头及局部拓宽、公交站台以及平交路口,建议按照5.3中确定的拼装方式进行廊道创建与处理,可以大幅度提高处理效率。分区块分类型创建,然后整合为一。
        6.3 雨水管网模型构建
        工作环境选取:种子文件2D,用户选择SUE,项目选择Bentley-Utilities-Metric,界面选择Bentley-Civil。
        首先将6.2中的未来建成道路DTM文件导入并激活,雨水CAD图纸通过文件参考的形式导入主文件,平面图纸仅保留雨水口、雨水支管、雨水井以及雨水主干管图层。
        考虑到SUE内“资料库”并不完全与国内一致,需要自行定义雨水口(雨水口及篦子)、雨水井。具体定义方式参见7.2。
        将雨水支管及干管(仅需要这两种管道)复制到主文件中,将复制的管线转换为设计的管道。
关闭CAD文件参照,利用SUE的组件中“从图形中提取公共设施”功能,进行管道偏移高程、管材等因子的参数设定。
        打开文件参照,借助CAD底图选择主文件雨水口井,属性中调整井的类型为自定义的雨水口,选择干管上的井子,属性调整为自定义的井类;现阶段鸿业的雨水口布置更为快速便捷,且符合道路设定,因而SUE内雨水口选取的是支管的端点,很可能偏离道路边线,所以需要逐个调整SUE内雨水口的位置。
        选择井类及雨水口,根据底图调整井名称及编号;平面图选择管道,打开纵剖面图,根据雨水剖面CAD底图调整各管段的高程、管径以及管材。
        6.4 污水模型管网构建
        污水模型的操作类似6.3,仍建议将达模型拆分按区块建模。
        6.5 综合管廊模型构建
        由于综合管廊在平面上线形按照道路中心线进行偏移,为方便施工与计量,平面位置基本依托道路工程的桩号,所以构建综合管廊前需要有道路桩号,并将桩号(包括雨污水、原水、管廊内部中水给水及管廊节点)进行换算。
        首先PC内构建综合管廊的平纵方案,导出ALG,并在PC中创建各标准段;其次在MS内构建管廊节点主体框架,其次将管廊节点参考到管廊分装文件,按照桩号及高程进行定位;最后单独创建衔接标准段与节点的模型。
主体拼装完成后,进行管廊节点内部构建,建议将模型按内容拆分,后续通过文件参考装配。
        在标准段,各管线的布置位置相对于管廊基线是固定的,可以在PC中通过平纵alg的偏移及调整,确定各管道中心高程,之后根据桩号转换文件和管线平面CAD,在OpenPlant中完成各管道出线。
        6.6 原水工程模型构建
        原水管道基于道路中心线偏移一定距离,导入道路ALG,根据鸿业市政管线绘制剖面及管综结果构建原水管道高程,建议按照5.3中确定的架构进行建模,并非依据原水井类分段。
        原水管道建模的前提是CAD管网综合已经完成,数据导入HAMMER v8i进行水锤分析已经符合规范要求。
        构建出原水管道高程后,在SUE内直接转换为水管,由于软件设定的原因,管线放样可能为管内底、管中或管内顶,是需要进行设定。
        快速打开设定文件的底目录:
        菜单栏→元素→元素模版→文件→C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\dgnlib\SampleDrainageFeatureDefsMetric.dgnlib,PC会打开相应的文件。
        文件内打开项目浏览器→Civil标准→特征定义→Conduits,找到相应的管道,右键属性,在 “形状方向”选择管线衔接方式。
        6.7 航拍及点云处理
        由测绘分院进行处理,点云格式.las或.pod。
        6.8 箱涵模型构建
        箱涵模型主要在MS内完成,以CAD图纸为底图,结合7.3部分提示,在总装文件时控制平面位置和高程。
        6.9 模型组装
        各专业模型构建完成后,进行模型总装。
        模型总装根据不同的需求进行不同深度的装配,例如,根据5.5中的动画要求,节点部分需要有较为详细的展示;当展示管廊与地下管网时,管廊文件参考深度到管廊框架主体即可。这样的设定主要是为了更快速的达到预期的目的。根据需求做分门别类的组装,并通过参考设定各文件的视图样式。
        7、建模细节
        7.1 SUE内的特征定义
        由于诸多原因,SUE内井的类型及及他附属设施可能与设计人的构想有差异,可以通过自定义的方式创建新的类型,在后续模型操作中可以直接使用,同软件自带的其他井类一样便捷。
        首先找到图集或设计图纸,以某一个雨水口为例,雨水口在SUE中的对比为“CB#12”,打开6.6中的库文件,项目浏览器→Civil标准→特征定义→Drainage Nodes→CB#12,右键属性,弹出属性对话框,可以看出如下对应关系:
    Figure 7.1 映射关系




        点击文件→元素→元素模板→Storm Sewer Nodes/Conduits Drainage,可以查看相应模版对应的激活单元,激活单元存储位置位于:C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\cell\Sample Drainage FeatureDefs.cell
        意味着如果修改最后面的文件,前端就会反映相应的调整。
        打开前述cell,较为快捷的修改方式如下:制作上述三个激活单元以及CB#12文件副本,并进行相应的重命名,参照图集或者CAD图纸绘制井类,重新建立图7.1中的链接,完成雨水口的自定义。
        7.2 模版创建及导入
        Power InRoads (08.11.07.615)中,完成横断面的绘制。考虑到廊道是将横断面模版沿着中心线放样,有“点成线,线成面,面成体”的结果,绘制横断面时注意,如果现实中是实体,该部分断面应为多边形,如果是面,可以采用线。可以在InRoads中直接绘制横断面,也可以在CAD中按1:1比例绘制好后,以文件参考的形式合并到主文件中。
        选中横断面,以放样点为基准点,将断面移动到坐标原点(0,0),此时In Roads种子文件采用2D较为合适。
        选中横断面,以坐标原点为基准点进行缩放,比例控制为1mm替代1m。保持横断面选中,菜单栏→Applications→InRoads Group→Modeler→Create Template,弹出“Create Template”对话框,File→Import Template,弹出“Import Template from Graphics”对话框,对话框底部“Minimum Chord Length Of Curves Elements”中填入0.001或者更小的数值,这样可以加密点的数量,降低横断面失真率,其他选项可以默认。导入完成后,对模版进行命名,保存,然后将模版另存为:File→Save As ,模版文件会以itl的文件格式另存。
        在Power Civil China SS4版本中(08.11.09.845)中将模版导入,模型制作期间发现,如果要使用Inroads中创建的模板,最好将模版导入到创建廊道的软件模板库中使用。
        PC中导入模板:任务栏→廊道模型→创建横断面模版;弹出“创建横断面模版”对话框,工具→模板库管理器,弹出对话框,右侧导入itl文件,选择InRoads中创建的模版,拖拽到左侧模板库中,保存。
        完成导入工作后,在“创建横断面模版”中双击模板,进行横断面的各部分特征定义及名称修改,便于后续使用。
        7.3 模型比例、坐标系及拼装
        由于道路并非正南或正北,各专业模型构建完成后需要内部的拼装和总装,存在两种拼装方式:按照绝对坐标建模,直接拼装或者按照自定义方式建模,拼装时通过调整坐标和比例等参数完成拼装。
        以本工程为例,建议模型构建之初就采用1:1比例构建模型,该方式便于统一管理模型,对于部分不易表述或细节较多部位,采用保存视图的方式。
        结合6.1部分,除与道路alg相关部分采用绝对坐标系外,独立模型构建的坐标系采用自定义坐标系,自定义坐标系的使用原则是“高效实用,符合实际需求”,既要满足本模型的构建,又能满足拼装模型的快速接入。独立模型在建模时如果采用绝对坐标,由于该模型可能既存在平面角度又有纵向的倾斜,跟此相关的其他文件拼装时有较高的操作难度,精度及效率大打折扣。
        模型拼装阶段,以综合管廊节点为例,内部涉及因素较多(管道、支吊架、支墩、预留预埋、出线、管廊主体等),虽然节点类型多,但内部构成的多处存在一致性,根据需求,将支吊架、支墩、预埋件等单独做model,不同的节点根据工程设计进行拼装,文件参考时一定要勾选“保存相对路径”;由于部分模型采用的是自定义坐标系,在拼装时统一采用绝对坐标系,会出现参考文件“跑偏”的特点,需要进行平面位置及高程的调整,首先,激活锁选项勾选“ACS平面锁”及“ACS捕捉锁”,先调整平面位置,再进行高程的调整。
        高程的查询可以在软件中设定,菜单栏→设置→精确绘图→显示→勾选“显示坐标”,设定完成后,注意释放ACS平面锁及ACS捕捉锁,通过绘图工具从原点引出线,光标点会实时显示XYZ坐标。
        7.4 建模的化零为整与化整为零
        根据自身建模经验及在该项目中的尝试,强烈建议模型细分,将模型分专业按区块做到“化整为零”。软件的很多操作涉及到运算,单一模型涉及的范围越广、因素越多,计算需要耗费的资源越多,随之带来效率降低、资源占用的问题,模型的分拆可以大幅度提高处理效率,尤其对于PC中采用土木单元处理平交路口,SUE板块下调整给排水井的类型等,分拆并不会导致逻辑上的错误,MS平台的文件参考功能可以重新做到“化零为整”。
        模型如果不分拆处理还有另外的问题:文件损坏的风险。文件损坏可能导致大量数据无法再利用,分拆模型相当于均摊风险。
        7.5 PC中的操作
        由于PC中的平面方案可以采用平面线参数化或方案导入的方式,节省较多的时间,但是对于较长的线路,纵断面创建时存在工作量相对较大(手动输入参数较多),并且绘制的方案不能进行位移。
        在实际操作中,也存在较为高效的方式:将CAD中的道路纵剖面合并到主文件,也就是平面,并创建成线串,选中元素,ctrl+c实现复制,打开平面方案的纵剖面,右键粘贴,即可以进行位移,通过捕捉等操作,将线串确定在合适的位置上,在“纵面几何”中选择“创建土木规则特征”,即可快速完成纵剖面的方案导入。
        MS的部分功能也可以在纵剖面上得到体现,如果希望在纵剖面上加减点,任务→7→8(插入顶点)/9(删除顶点)。
        7.6 方案的导入与导出
        PC中绘制完成平纵方案后,应及时将方案导出(alg),该举具有重要意义,方案是文件的核心,如同横断面模板的itl文件、地模的DTM一样,只要alg、itl及dtm等文件在,模型文件损坏对工作进程带来的损失能降低很多。
        前述文件还有占容小内涵丰富安全稳定的特点,其次,alg文件可以完成多个方案的对比以及拼接,对于长距离的方案可以先分拆导出alg,后续再整合的方式进行管理。
        7.7 PC中的精确绘图
        Power Civil China中除了MS内置的精确绘图以外,还存在有土木精确绘图,而这两种方式是不能同时使用的,即便关闭土木精确绘图,仍然无法恢复锁轴等功能。
        恢复MS精确绘图,首先关闭土木精确绘图,其次点击“开关精确绘图”按钮(实心方框十字叉)两次,在绘图栏随意选取绘图命令进行绘制,尝试是否能够锁轴,如果不能,再点击一次“开关精确绘图”按钮,多尝试几次即可。
        7.8 动画
        设定路径时,应充分考虑总帧数与播放的关系,当总帧数及每秒帧数确定后,路径应尽可能平滑,镜头转换过度平缓。
        在MS中模拟建造过程,主要依靠关键帧,在使用不够娴熟的情况下,每设定一次关键帧,应从头视察一遍相应的效果,及时处理意料之外的状况,另外,关键帧中如果元素较多,容易造成机器卡顿。
        7.9 SUE内管道纵剖面查看
        SUE内如果希望看到多根管道的纵剖面,需要提前设定:菜单栏→工具→项目浏览器,弹出“项目浏览器设置”对话窗,将“公共设施模型”选项调整为“打开”。
        菜单栏→工具→项目导航→链接→项目浏览器,在弹出窗口中找到“地下公共设施”选项,右键“剖面图选项”,选择相应的管道,进行命名及查看。
        SUE的纵剖面可能存在这样的缺点,只能逐根管道调整高程,不能再多根管道的纵剖面内直接调整某根管道的高程。
        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经完成碰撞检测,为“准确”的模型。模型体量过大的情况下导入LumenRT容易成为“黑匣子”,因而需要控制拼装模型的体量。
        在渲染阶段,如果用CE版本展示V8i版本的模型,需要将V8i版本的材质拷贝到CE版本中,不然会丢材质;在模型导入LunmeRT时,CE版本比V8i版本具有更好的处理能力;LunmeRT可以做路径动画,但不能做关键帧动画,采用图层开关控制的方式会使模型展示阶段略显突兀,建议采用MS内的关键帧动画;当某一物体添加光源后,希望看到灯光显示效果,可以在MS内选择“视图显示样式”—“光滑    建模”,但应注意不要勾选“调整试图亮度”内的“默认光照”,另外MS内的灯光是无法导入到LunmeRT内的,但LunmeRT内可以自己添加光源,当模型内有较多光源时需要注意该问题;LunmeRT用于渲染,有着“傻瓜式”操作,非常便捷,但是MS内置的Luxology渲染更为强大,但操作也更为复杂,本次建模未对Luxology渲染进一步尝试。
        考虑到市政道路项目基本为隐蔽工程,在对渲染质量要求不高的情况下,在MicroStation内可以快速渲染模型,将模型赋予材质并控制灯光后,包括视角及剖切位置。
        菜单栏→实用工具→图像→保存,调整图像分辨率等设定点击确定即可完成图像保存。
        7.11 部分渲染图像展示
        Figure 7.2综合管廊出线与给排水管网相互关系




        Figure 7.3综合管廊特殊B型出线口K8+207




        Figure 7.4投料口A通行平台




        Figure 7.5投料口A剖面视图




        Figure 7.6管廊标准段面渲染




        Figure 7.7管廊标准段面实际建成




        8、建模结果
        1、完成K1+774~K9+424.4范围内除桥梁外各专业完整的三维模型,并实现了总装。模型采用绝对坐标,模型比例1:1,可以逐类、逐段、逐层浏览,数据准确,信息可靠;
        2、模型较为清晰的反映各专业设计方案之间的关系,道路横纵断面准确,地下管线齐全,管廊节点与道路各结构层距离可准确计量;
        3、通过管线碰撞,进一步解决了专业会签后疏忽的小部分问题;
        4、根据总装模型,预判施工先后顺序,在施工组织与管理中进行了实际应用,起到工程辅助优化的作用;
        5、通过模型构建对各专业软件的功能进行表达,基本确定了建模流程,体验了不同的组装架构模型的可操作性与实用性;
        6、建模人员水平有所提升,软件应用范围得到扩大;
        7、在模型构建过程中,充分感受到协同工作的重要性,无论是建模还是设计,协同是避免“设计盲区”和“错漏碰缺”的重要手段;
        8、经渲染后的模型,达到所见即所得的水平,在渲染的基础上完成动画制作,详见附件“渲染成果”及“海榆东线综合管廊正式成果20170717”。
        9、创新与展望
        9.1 创新点
        1、借助海榆东线工程,在完全采用Bentley软件的前提下,完成建模工作,并提供动画素材及部分效果图。Bentley软件应用于市政综合项目BIM建模可行,一站式服务可以提供复杂项目的解决方案,在后续工作中,可以更多的应用到厂站及管网综合项目中;
        2、在实际施工的过程中,BIM针对复杂状况较快的提出解决方案,实现BIM与设计的互动,,同时对施工组织及管理起到了辅助作用;
        9.2 展望
        1、下一阶段在PC中进一步尝试管道出图操作,并尽可能符合设计院自身出图要求;
        2、仍然需要借助项目进一步规范建模流程、更高效的建模。建立或摸索一套符合自身要求的工作方式,发挥BIM作用;
        3、专业人才的缺乏是目前将BIM落地的短板,设计人员能熟练使用本专业BIM软件能更好地的改善工作流程; 
        4、BIM的实际用途并不仅仅局限于施工图纸完成以后建模,在设计的各阶段可以选择或尝试BIM的介入,逐渐积累经验,确定各阶段BIM的介入时间,应用深度,为项目BIM后续应用提供平稳的过渡;
        5、目前在市政管线方面,鸿业对于平纵出图及制图效率仍然远超BIM;但对于管网综合,BIM提供了更好的视角,在审核审定阶段效率更高,同时建模完成后,BIM解决问题的方式更能适应现场的需求;从软件操作角度分析,使用SUE构建地下管网效率相对较高,针对于变更,BIM有优势。针对复杂项目,可以采用鸿业与SUE互动的方式互补;
        6、对于建模人员配置和建模方式,应在后续项目应用中进一步探索,由于建模具有较强的“结果导向性”,对于工作的期望值或目标(设计、方案对比、结果展示、施工)决定了工作方式(单兵作战、多人组合、各专业协同),不同的情况下工作方式效率有所差异。其中协同作业作为重点应在后续BIM设计项目中做进一步的尝试和探索。 查看全部
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        1、项目背景
        2015年11月,我院作为EPC牵头单位中标海棠湾海榆东线市政道路改造工程设计施工总承包(EPC)项目。合同内容包括海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河段至海岸大道路口段,K0+000~K9+425.2)范围内道路、桥梁(涵)、交通、给排水、照明、绿化、综合管廊(综合管廊、控制中心楼、消防泵房、电气、消防及监控设施设备等),青田水厂原水输水管改造工程(原水输水管、加压泵站、变配电间、综合楼、电气、给排水、消防及设施设备等)。项目采取设计、采购、施工(EPC)总承包模式,项目总造价12.35亿元,合同工期910天。
        市政化改造道路长度9.42km,宽42m,主干路,沥青混合料路面;
        青田水厂原水输水管线于一级加压泵站处,沿规划道路敷设两根DN1400 预应力钢筒混凝土管(PCCP)至海榆东线K0+180后,再沿海榆东线敷设至青田水厂配水井,管道敷设线路长度为19.5Km,设计输送原水规模为27.5万m3/d。
        在海榆东线本次改造范围内道路左侧深约2m 处建设混合型综合管廊1 条,长约7.7 km,宽5.45m,高5m(净宽4.55m,净高4.0m),钢筋混凝土结构;根据监控中心的位置,综合管廊在K6+024处预留支线管廊与控制中心连接;综合管廊内设置有:给水管(DN400),中水管(DN400),水厂连通管(DN800)、电力(24回l0KV, 12回110KV)、通信(24孔)。管廊配置:1.防火门及通风口,2.投料口,3.管线接出口,4.预埋件,5.排水,6.管道及电缆支吊架,7.标识,8.电气,9.监控与报警,10.消防。
        天津市市政工程设计研究院作为该项目联合体牵头单位,不仅负责项目设计部分,同时承担联合体内部的组织管理和对外沟通协调工作。作为院里重点工程,本项目得到院内各级领导关怀,并派遣相关工作人员长期入驻现场进行项目管理和设计协调,院里专家定期到现场处理设计与施工中的各种问题。
        在道路改造范围外,海岸大道~青田水厂段由我院施工原水,A施工单位负责道路,B施工单位负责道路下三舱式综合管廊,项目中标后再次踏勘时发现由于多种因素导致施工环境发生较大变化,原有基础资料不能完全适用;在道路改造范围内,施工前的管线刨验显示地下管线较物探图更为繁多;项目背山临海,地质条件复杂······
        我院目前处于二次创业以及体制转型阶段,前述状况既是机遇也是挑战,除了依托院内技术力量解决现场问题,也可以采用“四新(新技术、新工艺、新材料、新方法)”辅助项目推进。结合我院其他项目,BIM在设计及施工过程中起到了较好的作用,且在我院各专业均有所应用,以我院购买Bentley软件为例,马头岗污水处理厂二期泥区处理工程进行了工程实践(ABD+ OpenPlant + MicroStation),建模及出图取得了良好的效果;山西临汾市快速交通专项规划充分体现了PowerCivil的实用性;ABD在多个综合管廊项目的节点中得到了充分的应用。但是对于较为复杂的市政综合项目,我院并未推进到施工配合阶段,仍以图纸校审为主,模型的使用寿命相对较短。
        从工程实际角度出发,构建项目的BIM,如果仅是给专家或业主“展示”的三维模型,模型构建完成后未再作修改或调整,这样的模型是“死”模型,模型构建完成也就完成了自身的使命;我们更多的是要一个“活”模型,既能反映设计状况,又能根据工程实际需要进行模型调整,通过专业之间配合,在模型的生命周期内发挥最大的作用,一直到竣工。
        随着技术的发展,目前推进BIM,对于大部分工作,计算机硬件已经不再是瓶颈,除了模型的构建,依托模型对工程设计进行分析,可以进一步完成渲染以及动画部分的工作;根据相关资料,越是管线复杂的项目,应用BIM的价值越大。
        基于“建筑是重要的,图纸是影子”的原则,选择BIM辅助工程推进,并不是说BIM可以主导一切或能解决一切问题,主导因素仍然是设计人;借助BIM,可以更好的传递和表达设计意图,将精力集中到设计阶段和解决工程问题阶段;通过一个项目进行BIM的工程实践,反思设计优化空间,完善工作流程,是设计与施工的双赢。
由于本工程属于EPC项目,设计单位牵头主导,考虑到BIM建模与传统CAD在工作效率和方式上存在差异,目前施工图期间直接采用BIM设计及出图尚未取得突破性进展,本课题基于绘制完成的施工图,进行面向施工的建模,也就是“翻模”;随着施工推进,模型会进一步完善及改进,目的在于辅助施工组织与管理。
        2、课题意义
        2.1 管线综合

        市政综合项目尤其改造项目涉及专业广泛,包括道桥水暖涵,雨污讯电燃等,各专业相互独立同时又需要密切配合。施工图的绘制,未采用协同平台的情况下,各专业除了内部校审还需要相互会签以保证图纸及设计的严谨性,各专业将自身设计交付到管线综合人员,管综结果反馈给各设计师,各专业根据管综调整设计并进行“返图”(将其他专业管线反馈到本图纸)。而不论是否采用协同平台,由于二维图纸中常采用标高表述管线之间或管线与构筑物之间相互关系,不能体现管道壁厚,无法直接准确度量相互之间净距,导致管综成为进度控制因素,而设计变更时管线综合显得更为重要。管综工程师存在任务重、责任大、风险高的特点。一旦管综人员不再跟进该项目,接手人员需要较长时间熟悉项目,处理项目上的问题则需要更长的时间。亟需能准确表达直观表现、能与设计互动的工作流程,同时,要体现“设计的生命周期”。
        2.2 专业配合
        另一方面,以本项目为例,桥涵专业的雨水箱涵属于构筑物,工艺的综合管廊也属于构筑物,考虑到覆土厚度和避让原则,常有管廊在箱涵下方的情况出现,属于单独设计并相互配合,但属于“弱结合”,管廊的埋深增加会导致基坑加深、土方量增大,支护体系及降排水措施调整、管廊坡度变化等,进一步加大投资;实际上可以加大专业之间的配合深度,进行设计优化,实现“强结合”,把该节点管廊与箱涵作为整体进行设计,再考虑沉降缝与防水措施,可以避免前述问题,管廊高程可以提高1m以上,对于管廊后期的运营维护都有很大的好处。实现“强结合”,除了设计师的配合,还需要实现可视化,一方面将直观表现成果,有助于进一步分析设计的优缺点,另外快速表达设计意图,加快校审进度。
        2.3 设计变更
        有别于水厂及泵站项目,市政项目管线权属单位多,新建与切改影响范围广,施工面呈条带状,自然环境及地形地貌变化较快,该因素导致物探图及地形图具有较强的时效性。由于基础资料和外界环境的变化导致的设计变更较多,雨污水管道作为重力流管线在高程调整时较为复杂,管线综合的工作量较大,针对复杂节点,二维图纸较难表述。市政工程施工常有分段分专业施工的特点,施工过程中经常出现未探明的管线及构筑物,如何快速有效的解决问题显得尤为重要,一方面现场配合人员未必是该专业的工程师,另一方面如何向总部准确的描述该状况或提出的解决方案被认可也不容易实现。
        项目推进过程中,发现如下问题:
        管线方面,受各种因素影响,管线权属单位不一定完全掌握地下管线情况;物探仪器针对深度超过3m的管线难以准确判断深度与位置;部分管线及构筑物施工完成后并未在城建部分存档,上述因素均可能导致变更。
        另外变更源自设计本身,设计时考虑了建成后路面与原始地形的高差,某处设置挡墙,而忽略附近居民车辆驶入建成道路的方式;雨水接入现状箱涵就近引入河道,但原箱涵设计之初主要排除道路外地面水,未考虑路面水,同时箱涵流量加大后,周边泄水渠负荷不够,可能导致雨水溢流淹没附近居民的房屋基础;原始地形图高程点采集数量不够,未能完全体现地形地貌和建构筑物的关系,某处房屋高出地面2m,管道挖深较大,支护体系施工及拆除风险较大。
        规避上述问题,除了加密高程点数量,设计人员还可以在现场踏勘时尽可能保证多的影像记录,当设计人不再跟进项目或者现场条件发生较大变化,可能需要新设计人前往现场再次踏勘,外阜项目会因此产生较高的费用。如果采用倾斜摄影技术,通过航拍构建实景模型,设计人及校审人员可以通过网盘或云在短时间内了解现场情况,提出安全可靠的解决方案,对于EPC项目,既提高了处理效率,又能节省大额差旅费用,降低成本。
        2.4 施工组织与管理
        市政工程项目隐蔽工程多,反复开挖容易导致压实度质量波动,回填不均;在施工前如果图纸梳理程度不够,施工先后顺序颠倒,易造成浅管先埋下,深管再挖开;专业分包队伍多,存在交叉施工,一旦出现错漏碰缺,易导致窝工费及工期延宕,提升项目成本;施工计划内的工程量需要计量,包括管道长度、混凝土方量、土方开挖及倒运数量,该工作需要耗费较多的人力;针对上述情况,一方面采用无人机进行实景建模,进行工程概览;航拍图片可以处理成点云,进一步构建地模,借助CIVIL板块进行工程土方分析;对各构筑物进行分拆(例如:底板+侧壁+顶板)并构建模型,进行工程量统计;将各专业模型拼装后形成总装BIM,轻松梳理各处相互关系,预见性的进行施工组织设计;借助总装BIM进行碰撞检测,降低错漏碰缺的几率。
        小结
        结合上述分析,针对市政综合项目,尤其EPC项目,在工期紧、任务重、配专业多的背景下,既想保证工程设计安全可靠,又要多快好省的进行施工,保证收益的最大化(控制成本的同时进行精益管理),BIM可以作为工程建设辅助手段进行全方位的优化。从软件使用角度分析,可以采用Bentley软件,在拥有通用平台的基础上,一方面各专业有相应的配套建模软件,另一方面将各专业模型进行整合应用具有实际工程意义。依托海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河至海岸大道路口段)改造工程施工设计总承包(EPC)项目,探索分析Bentley软件一站式解决市政综合项目的可能性与应用程度,为院内类似项目提供一定的参考。
        3、目标
        本次建模针对道路工程、原水工程、综合管廊工程、廊内管线出线(电力、通讯、中水、给水、廊内集水池)、桥涵工程、雨水工程、污水工程。针对综合管廊的节点进行建模(廊内管线、预留预埋、消防、支吊架、支墩、廊内排水),建模范围K1+774~K9+424.4。
        3.1 模型构建方面
        1、构建“准”模型,准确、实用;
        2、针对影响施工组织与管理的重要专业进行模型的构建
        3.2 模型实际应用方面
        1、借助建模的结果更好的进行施工组织与管理,充分了解隐蔽工程先后施工次序,避免工序反复造成损失;
        2、结合模型进行设计的优化,避开二维设计盲区,针对复杂节点进行充分分析,解决工程实际问题
        3、优化设计流程,形成BIM与设计的互动,延续模型的生命周期
        4、解决错漏碰缺(管线与管线、管线与结构、结构与结构)
        3.3 BIM在项目各阶段的应用价值与切入时间分析
        结合本次建模,探讨各设计阶段BIM应用的可能性,应用的方式与切入的时间节点,BIM构建模型的深度。
        3.4 市政综合项目BIM建模的标准化
        结合该工程,摸索各专业的建模流程,分析专业之间配合方式,将BIM建模流程标准化,提高建模效率与实用性。
        4、软件平台选择、基础资料
        本次建模着重综合管廊、原水管道,市政给排水管道与道路工程的相互关系(K1+774~K9+425.2),便于施工组织并在施工之前解决错漏碰缺问题,施工过程中针对复杂节点进一步优化设计,避免窝工与索赔。
        本次建模软件全部采用Bentley公司软件,目的在于减少不同软件间的格式转换,尽量“一站式”解决建模问题,其中MicroStation为通用技术平台。
        4.1 建模软件
        航拍及点云处理:Acute 3D,Point Tools;
        道路建模:Power Civil China
        综合管廊节点建模:
                            主体结构:MicroStation
                            桥架、给排水、出线管道阀门:OpenPlant
                            管廊平纵:Power Civil China
        市政给排水、原水管道建模:Power Civil 下SUE板块
        水锤模拟及分析:HAMMER v8i
        节点渲染:LumenRT
        关键帧及路径动画:MicroStation
        Bentley软件更新较快,对于软件版本的选择,英文版的更稳定,不一定全部采用最新版,可以根据自身熟悉程度甄别性选择。
        4.2 参考书籍及资料
        1) 《MicroStation工程设计应用教程(表现篇)》
        2) 《MicroStation工程设计应用教程(制图篇)》
        3) 《AECOsim Building Designer协同设计管理指南》
        4) 《AECOsim Building Designer使用指南指南?设计篇》
        5) 《Bentley BIM解决方案应用流程》
        5、建模进度计划与模型标准
        (1)模型准备阶段(2016年11月18日~2016年11月30日)
        建模人员分析梳理施工图纸,保留必备资料,剔除冗余部分,多与设计人员沟通;熟悉建模软件,研习软件教程,规范建模流程,避免重复工作;如果条件具备,设计人对自身设计图纸建模更佳。 
        专业内考虑模型文件等级,图层控制、材质赋予及贴图;专业间设定文件保存版本,文件参考深度控制,尽量风格一致,便于管理与使用。
        (2)确定建模流程阶段(2016年12月1日~2017年1月31日)
        建模基于“由易到难,由点及面,由浅及深,由粗及细”的原则
        各专业建模切入点从标准段或较易处理节点开始,构建小范围的模型,摸索实现不同专业之间模型拼装,该阶段模型要求各专业模型“像”,对模型的精细程度及材质和显示方式等要求不高,起到“四梁八柱”的骨架作用。试拼装成功后,各专业模型深化构建,仍以小范围为主,模型构建的LOD加深,构配件尺寸及材质细化,重复前述拼装工作,对拼装后的模型进行“分合”分析,结合需求的表现形式,控制模型各专业的显示样式;根据展示内容控制参考文件的嵌套深度,反向控制文件等级;根据操作模型的速度及效率提出模型“轻量化”措施,使模型占容小(文件大小尽可能小),信息量大(保证模型足够信息量),实现灵活操作。
        该阶段较为重要,需要反复进行尝试,确定合适的工作方式和建模流程,为后续工作打好基础。
        (3)模型构建及组合阶段(2017年2月1日~2017年3月31日)
        选择合适的模型拼装框架,如图5.1~5.3所示,展示的是不同的拼装方式。结合自身建模经验,不推荐A方式,该方式在后续模型控制及渲染导入阶段存在较大的问题。
        拼装方式B与C可以根据自身需求选择,各有利弊。分析A与BC,明显的区别在于模型细分。
        结合第二阶段的试验结果,将各专业的建模范围扩大。
        节点比标准段耗费的精力要多,选择代表性节点建模,模型构建拼装完成后,与设计人员对接,一方面完善模型,另一方面设计人可以通过汇总各专业信息的模型研究设计是否有优化空间,建模与设计形成良性互动。
        结合第二阶段的建模流程,根据选定的模型框架,各专业完成本专业的模型。模型构建过程中,与设计人员同步推进,随时发现问题随时解决。
        对各专业模型进行总装,根据电脑处理能力选择合适的拼装范围或文件参考深度。同时需要考虑台式机处理能力与笔记本运行速度的差异,防止“台式机上跑得快,笔记本上转不动”的现象。
        Figure 5.1 模型拼装方式A
a.jpg

        Figure 5.2 模型拼装方式B
b.jpg

         Figure 5.3 模型拼装方式C
c.jpg

        (4)碰撞检测及设计调整阶段(2017年4月1日~2017年4月30日)
        该阶段为BIM与设计的互动阶段,也是本课题的重要内容。
        模型按区块分专业拼装完成后,分析碰撞检测的相关专业,为提高运行速度,控制参考文件的深度,卸载无关部分。
        碰撞检测内容:管道与管道,管道与管廊结构、管廊与给排水附属设施(检查井、阀门井、箱涵等)、管廊节点与道路结构层等,根据碰撞检测结果调整工程设计。
        对于设计的调整,可以分为两种类型,一种是BIM中直接调整,最后反馈到蓝图;另一种是在CAD中调整后,将数据导入BIM模型,重新进行碰撞检测。如果建模人员为设计师,建议采用第一种方式,给排水专业可以充分发挥SUE的优势,更为直观和便捷,同时高效实用。
        结合点云,分析道路放坡或者修建挡土墙后与周边的环境的关系,结合实际需求调整设计,充分发挥实景建模的作用。
        (5)渲染与动画制作阶段(2017年5月1日~2017年5月10日)
        前述各阶段完成后,进行施工动画的制作及模型的渲染。
        渲染内容包括综合管廊各类型节点(内部、外部、剖面、局部大样)、管廊与地下管网(给排水管网、管廊出线)、地下设施与道路(管廊、给排水管网与道路关系)。
        动画部分设定包括8部分:
        1) 包括航拍与点云相互转化,
        2) 综合管廊标准段建造,
        3) 管廊标志性节点内部漫游,
        4) 综合管廊与原水相对关系
        5) 综合管廊及出线与地下管网相对关系
        6) 管廊及出线、地下管网与周边环境相对关系
        7) 拟建道路与环境关系
        8) 各节点渲染图展示
        6、建模流程
        经整理,模型构建逻辑如图6.1所示,分析专业之间依托关系有助于分清建模工作的主次轻重,梳理模型的独立与关联性可以更好的进行工作任务的分配。
        Figure 6.1 模型搭建逻辑
逻辑关系.jpg

        以下操作中,DGN文件中参考CAD文件时,CAD文件均采用1:1比例,采用绝对坐标。
        6.1现状地膜的创建
        现状地模的构建需要地形图,选择软件可以采用Geopak Site,也可以采用PC。种子文件选择2D,将地形图以文件参考的方式加载。通过控制参考文件图层的方式进行有效信息的提取,视图内保留DGX、GCD、首曲线和计曲线等带有高程信息的图层。将上述图层拷贝到主文件,采用如下操作:选中元素,任务栏→3→1,随意选取基准点,点击enter锁定坐标轴,下方坐标系内输入距离0,完成复制。
        地模创建:任务栏→地形模型→按图形过滤器创建地形模型,弹出对话框,打开“地形过滤器管理器”,按相应提示进行操作,对地模命名并选择特征定义,完成地模的创建,进一步导出地模为DTM,用于后续其他模型的使用。
        地模创建成后,应进行反复检查,可能局部坐标点存在问题,可以找到相应坐标点,对比文字标注与实际高程,进行调整。
        另外一种创建地模的方式是利用点云数据,点云数据的生成可以借助航拍影响,使用之前应对数据进行处理,控制相应的图层与属性。由于点云数据量极其庞大,直接导入PC会导致宕机,提取部分数据即可完成模型的构建,在MS中加载点云,在点云对话窗口中调整点云密度并将文件另存为.xyz格式,点云密度为原来的万分之一即可,不同的项目类型可以通过反复控制来达到需要的精度。
        在PC中导入前述.xyz格式文件,创建地模,导出为DTM格式,为后续模型使用。
        相比较点云和测绘CAD图纸,随着设备及测绘技术的提升,未来采用倾斜技术创建实景模型会更多的应用于实际工程中,点云随着测量精度的提高其应用更加广泛。
        6.2 道路工程模型构建
        PC中选择合适的工作环境,种子选取2D,找到道路工程CAD图纸中“道路平面线位图”,该图包含道路平面的基本信息(交点编号、前后缓和曲线参数、桩号、半径及坐标等),将图纸参考到PC中。“平面几何”中建议采用“积木法”构建道路中心线,逐段道路构建时,连接直线段时建议采用“插入回旋线”。各线段构建完成,“积木法则创建路线”对话框中一定要定义线路名称并选择“特征定义”。
        纵剖面建议采用“按竖曲线单元创建纵断面”。纵剖面构建同样需要指定特征定义和线路名称,并将最终的纵剖线路赋予平面。
        平纵方案完成后,需要创建廊道。在Power InRoads (08.11.07.615)版本中可以直接将绘制好的横断面转换成模版。
        任务→廊道模型→创建廊道,弹出对话框,选择好前述廊道基线,对廊道名称命名并选择设计阶段,弹出对话框“根据横断面模板创建三维路面”,确定起终点,选择模版,创建廊道。此处应注意“设计阶段的选择”,阶段越初级,创建速度越快,建议刚开始采用低等级创建,检查有无问题,后期可以在属性框调整设计阶段。
        路廊是可以在没有现状地模的前提下创建的,但道路存在放坡以及挡土墙等,仍需要将地模导入。路廊创建完成后,将路廊导出为地模(DTM格式),用于雨水及污水的模型创建。
        前面提到的路廊采用了统一的横断面,实际上道路存在掉头及局部拓宽、公交站台以及平交路口,建议按照5.3中确定的拼装方式进行廊道创建与处理,可以大幅度提高处理效率。分区块分类型创建,然后整合为一。
        6.3 雨水管网模型构建
        工作环境选取:种子文件2D,用户选择SUE,项目选择Bentley-Utilities-Metric,界面选择Bentley-Civil。
        首先将6.2中的未来建成道路DTM文件导入并激活,雨水CAD图纸通过文件参考的形式导入主文件,平面图纸仅保留雨水口、雨水支管、雨水井以及雨水主干管图层。
        考虑到SUE内“资料库”并不完全与国内一致,需要自行定义雨水口(雨水口及篦子)、雨水井。具体定义方式参见7.2。
        将雨水支管及干管(仅需要这两种管道)复制到主文件中,将复制的管线转换为设计的管道。
关闭CAD文件参照,利用SUE的组件中“从图形中提取公共设施”功能,进行管道偏移高程、管材等因子的参数设定。
        打开文件参照,借助CAD底图选择主文件雨水口井,属性中调整井的类型为自定义的雨水口,选择干管上的井子,属性调整为自定义的井类;现阶段鸿业的雨水口布置更为快速便捷,且符合道路设定,因而SUE内雨水口选取的是支管的端点,很可能偏离道路边线,所以需要逐个调整SUE内雨水口的位置。
        选择井类及雨水口,根据底图调整井名称及编号;平面图选择管道,打开纵剖面图,根据雨水剖面CAD底图调整各管段的高程、管径以及管材。
        6.4 污水模型管网构建
        污水模型的操作类似6.3,仍建议将达模型拆分按区块建模。
        6.5 综合管廊模型构建
        由于综合管廊在平面上线形按照道路中心线进行偏移,为方便施工与计量,平面位置基本依托道路工程的桩号,所以构建综合管廊前需要有道路桩号,并将桩号(包括雨污水、原水、管廊内部中水给水及管廊节点)进行换算。
        首先PC内构建综合管廊的平纵方案,导出ALG,并在PC中创建各标准段;其次在MS内构建管廊节点主体框架,其次将管廊节点参考到管廊分装文件,按照桩号及高程进行定位;最后单独创建衔接标准段与节点的模型。
主体拼装完成后,进行管廊节点内部构建,建议将模型按内容拆分,后续通过文件参考装配。
        在标准段,各管线的布置位置相对于管廊基线是固定的,可以在PC中通过平纵alg的偏移及调整,确定各管道中心高程,之后根据桩号转换文件和管线平面CAD,在OpenPlant中完成各管道出线。
        6.6 原水工程模型构建
        原水管道基于道路中心线偏移一定距离,导入道路ALG,根据鸿业市政管线绘制剖面及管综结果构建原水管道高程,建议按照5.3中确定的架构进行建模,并非依据原水井类分段。
        原水管道建模的前提是CAD管网综合已经完成,数据导入HAMMER v8i进行水锤分析已经符合规范要求。
        构建出原水管道高程后,在SUE内直接转换为水管,由于软件设定的原因,管线放样可能为管内底、管中或管内顶,是需要进行设定。
        快速打开设定文件的底目录:
        菜单栏→元素→元素模版→文件→C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\dgnlib\SampleDrainageFeatureDefsMetric.dgnlib,PC会打开相应的文件。
        文件内打开项目浏览器→Civil标准→特征定义→Conduits,找到相应的管道,右键属性,在 “形状方向”选择管线衔接方式。
        6.7 航拍及点云处理
        由测绘分院进行处理,点云格式.las或.pod。
        6.8 箱涵模型构建
        箱涵模型主要在MS内完成,以CAD图纸为底图,结合7.3部分提示,在总装文件时控制平面位置和高程。
        6.9 模型组装
        各专业模型构建完成后,进行模型总装。
        模型总装根据不同的需求进行不同深度的装配,例如,根据5.5中的动画要求,节点部分需要有较为详细的展示;当展示管廊与地下管网时,管廊文件参考深度到管廊框架主体即可。这样的设定主要是为了更快速的达到预期的目的。根据需求做分门别类的组装,并通过参考设定各文件的视图样式。
        7、建模细节
        7.1 SUE内的特征定义
        由于诸多原因,SUE内井的类型及及他附属设施可能与设计人的构想有差异,可以通过自定义的方式创建新的类型,在后续模型操作中可以直接使用,同软件自带的其他井类一样便捷。
        首先找到图集或设计图纸,以某一个雨水口为例,雨水口在SUE中的对比为“CB#12”,打开6.6中的库文件,项目浏览器→Civil标准→特征定义→Drainage Nodes→CB#12,右键属性,弹出属性对话框,可以看出如下对应关系:
    Figure 7.1 映射关系
特征定义.jpg

        点击文件→元素→元素模板→Storm Sewer Nodes/Conduits Drainage,可以查看相应模版对应的激活单元,激活单元存储位置位于:C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\cell\Sample Drainage FeatureDefs.cell
        意味着如果修改最后面的文件,前端就会反映相应的调整。
        打开前述cell,较为快捷的修改方式如下:制作上述三个激活单元以及CB#12文件副本,并进行相应的重命名,参照图集或者CAD图纸绘制井类,重新建立图7.1中的链接,完成雨水口的自定义。
        7.2 模版创建及导入
        Power InRoads (08.11.07.615)中,完成横断面的绘制。考虑到廊道是将横断面模版沿着中心线放样,有“点成线,线成面,面成体”的结果,绘制横断面时注意,如果现实中是实体,该部分断面应为多边形,如果是面,可以采用线。可以在InRoads中直接绘制横断面,也可以在CAD中按1:1比例绘制好后,以文件参考的形式合并到主文件中。
        选中横断面,以放样点为基准点,将断面移动到坐标原点(0,0),此时In Roads种子文件采用2D较为合适。
        选中横断面,以坐标原点为基准点进行缩放,比例控制为1mm替代1m。保持横断面选中,菜单栏→Applications→InRoads Group→Modeler→Create Template,弹出“Create Template”对话框,File→Import Template,弹出“Import Template from Graphics”对话框,对话框底部“Minimum Chord Length Of Curves Elements”中填入0.001或者更小的数值,这样可以加密点的数量,降低横断面失真率,其他选项可以默认。导入完成后,对模版进行命名,保存,然后将模版另存为:File→Save As ,模版文件会以itl的文件格式另存。
        在Power Civil China SS4版本中(08.11.09.845)中将模版导入,模型制作期间发现,如果要使用Inroads中创建的模板,最好将模版导入到创建廊道的软件模板库中使用。
        PC中导入模板:任务栏→廊道模型→创建横断面模版;弹出“创建横断面模版”对话框,工具→模板库管理器,弹出对话框,右侧导入itl文件,选择InRoads中创建的模版,拖拽到左侧模板库中,保存。
        完成导入工作后,在“创建横断面模版”中双击模板,进行横断面的各部分特征定义及名称修改,便于后续使用。
        7.3 模型比例、坐标系及拼装
        由于道路并非正南或正北,各专业模型构建完成后需要内部的拼装和总装,存在两种拼装方式:按照绝对坐标建模,直接拼装或者按照自定义方式建模,拼装时通过调整坐标和比例等参数完成拼装。
        以本工程为例,建议模型构建之初就采用1:1比例构建模型,该方式便于统一管理模型,对于部分不易表述或细节较多部位,采用保存视图的方式。
        结合6.1部分,除与道路alg相关部分采用绝对坐标系外,独立模型构建的坐标系采用自定义坐标系,自定义坐标系的使用原则是“高效实用,符合实际需求”,既要满足本模型的构建,又能满足拼装模型的快速接入。独立模型在建模时如果采用绝对坐标,由于该模型可能既存在平面角度又有纵向的倾斜,跟此相关的其他文件拼装时有较高的操作难度,精度及效率大打折扣。
        模型拼装阶段,以综合管廊节点为例,内部涉及因素较多(管道、支吊架、支墩、预留预埋、出线、管廊主体等),虽然节点类型多,但内部构成的多处存在一致性,根据需求,将支吊架、支墩、预埋件等单独做model,不同的节点根据工程设计进行拼装,文件参考时一定要勾选“保存相对路径”;由于部分模型采用的是自定义坐标系,在拼装时统一采用绝对坐标系,会出现参考文件“跑偏”的特点,需要进行平面位置及高程的调整,首先,激活锁选项勾选“ACS平面锁”及“ACS捕捉锁”,先调整平面位置,再进行高程的调整。
        高程的查询可以在软件中设定,菜单栏→设置→精确绘图→显示→勾选“显示坐标”,设定完成后,注意释放ACS平面锁及ACS捕捉锁,通过绘图工具从原点引出线,光标点会实时显示XYZ坐标。
        7.4 建模的化零为整与化整为零
        根据自身建模经验及在该项目中的尝试,强烈建议模型细分,将模型分专业按区块做到“化整为零”。软件的很多操作涉及到运算,单一模型涉及的范围越广、因素越多,计算需要耗费的资源越多,随之带来效率降低、资源占用的问题,模型的分拆可以大幅度提高处理效率,尤其对于PC中采用土木单元处理平交路口,SUE板块下调整给排水井的类型等,分拆并不会导致逻辑上的错误,MS平台的文件参考功能可以重新做到“化零为整”。
        模型如果不分拆处理还有另外的问题:文件损坏的风险。文件损坏可能导致大量数据无法再利用,分拆模型相当于均摊风险。
        7.5 PC中的操作
        由于PC中的平面方案可以采用平面线参数化或方案导入的方式,节省较多的时间,但是对于较长的线路,纵断面创建时存在工作量相对较大(手动输入参数较多),并且绘制的方案不能进行位移。
        在实际操作中,也存在较为高效的方式:将CAD中的道路纵剖面合并到主文件,也就是平面,并创建成线串,选中元素,ctrl+c实现复制,打开平面方案的纵剖面,右键粘贴,即可以进行位移,通过捕捉等操作,将线串确定在合适的位置上,在“纵面几何”中选择“创建土木规则特征”,即可快速完成纵剖面的方案导入。
        MS的部分功能也可以在纵剖面上得到体现,如果希望在纵剖面上加减点,任务→7→8(插入顶点)/9(删除顶点)。
        7.6 方案的导入与导出
        PC中绘制完成平纵方案后,应及时将方案导出(alg),该举具有重要意义,方案是文件的核心,如同横断面模板的itl文件、地模的DTM一样,只要alg、itl及dtm等文件在,模型文件损坏对工作进程带来的损失能降低很多。
        前述文件还有占容小内涵丰富安全稳定的特点,其次,alg文件可以完成多个方案的对比以及拼接,对于长距离的方案可以先分拆导出alg,后续再整合的方式进行管理。
        7.7 PC中的精确绘图
        Power Civil China中除了MS内置的精确绘图以外,还存在有土木精确绘图,而这两种方式是不能同时使用的,即便关闭土木精确绘图,仍然无法恢复锁轴等功能。
        恢复MS精确绘图,首先关闭土木精确绘图,其次点击“开关精确绘图”按钮(实心方框十字叉)两次,在绘图栏随意选取绘图命令进行绘制,尝试是否能够锁轴,如果不能,再点击一次“开关精确绘图”按钮,多尝试几次即可。
        7.8 动画
        设定路径时,应充分考虑总帧数与播放的关系,当总帧数及每秒帧数确定后,路径应尽可能平滑,镜头转换过度平缓。
        在MS中模拟建造过程,主要依靠关键帧,在使用不够娴熟的情况下,每设定一次关键帧,应从头视察一遍相应的效果,及时处理意料之外的状况,另外,关键帧中如果元素较多,容易造成机器卡顿。
        7.9 SUE内管道纵剖面查看
        SUE内如果希望看到多根管道的纵剖面,需要提前设定:菜单栏→工具→项目浏览器,弹出“项目浏览器设置”对话窗,将“公共设施模型”选项调整为“打开”。
        菜单栏→工具→项目导航→链接→项目浏览器,在弹出窗口中找到“地下公共设施”选项,右键“剖面图选项”,选择相应的管道,进行命名及查看。
        SUE的纵剖面可能存在这样的缺点,只能逐根管道调整高程,不能再多根管道的纵剖面内直接调整某根管道的高程。
        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经完成碰撞检测,为“准确”的模型。模型体量过大的情况下导入LumenRT容易成为“黑匣子”,因而需要控制拼装模型的体量。
        在渲染阶段,如果用CE版本展示V8i版本的模型,需要将V8i版本的材质拷贝到CE版本中,不然会丢材质;在模型导入LunmeRT时,CE版本比V8i版本具有更好的处理能力;LunmeRT可以做路径动画,但不能做关键帧动画,采用图层开关控制的方式会使模型展示阶段略显突兀,建议采用MS内的关键帧动画;当某一物体添加光源后,希望看到灯光显示效果,可以在MS内选择“视图显示样式”—“光滑    建模”,但应注意不要勾选“调整试图亮度”内的“默认光照”,另外MS内的灯光是无法导入到LunmeRT内的,但LunmeRT内可以自己添加光源,当模型内有较多光源时需要注意该问题;LunmeRT用于渲染,有着“傻瓜式”操作,非常便捷,但是MS内置的Luxology渲染更为强大,但操作也更为复杂,本次建模未对Luxology渲染进一步尝试。
        考虑到市政道路项目基本为隐蔽工程,在对渲染质量要求不高的情况下,在MicroStation内可以快速渲染模型,将模型赋予材质并控制灯光后,包括视角及剖切位置。
        菜单栏→实用工具→图像→保存,调整图像分辨率等设定点击确定即可完成图像保存。
        7.11 部分渲染图像展示
        Figure 7.2综合管廊出线与给排水管网相互关系
20-综合管廊出线与给排水管网相互关系(2).jpg

        Figure 7.3综合管廊特殊B型出线口K8+207
19-02-综合管廊特殊B型出线口K8_207.jpg

        Figure 7.4投料口A通行平台
06-02投料口A通行平台.jpg

        Figure 7.5投料口A剖面视图
06-10投料口A.jpg

        Figure 7.6管廊标准段面渲染
02-标准段(1).jpg

        Figure 7.7管廊标准段面实际建成
03-管廊标准段内部实景照片(1).jpg

        8、建模结果
        1、完成K1+774~K9+424.4范围内除桥梁外各专业完整的三维模型,并实现了总装。模型采用绝对坐标,模型比例1:1,可以逐类、逐段、逐层浏览,数据准确,信息可靠;
        2、模型较为清晰的反映各专业设计方案之间的关系,道路横纵断面准确,地下管线齐全,管廊节点与道路各结构层距离可准确计量;
        3、通过管线碰撞,进一步解决了专业会签后疏忽的小部分问题;
        4、根据总装模型,预判施工先后顺序,在施工组织与管理中进行了实际应用,起到工程辅助优化的作用;
        5、通过模型构建对各专业软件的功能进行表达,基本确定了建模流程,体验了不同的组装架构模型的可操作性与实用性;
        6、建模人员水平有所提升,软件应用范围得到扩大;
        7、在模型构建过程中,充分感受到协同工作的重要性,无论是建模还是设计,协同是避免“设计盲区”和“错漏碰缺”的重要手段;
        8、经渲染后的模型,达到所见即所得的水平,在渲染的基础上完成动画制作,详见附件“渲染成果”及“海榆东线综合管廊正式成果20170717”。
        9、创新与展望
        9.1 创新点
        1、借助海榆东线工程,在完全采用Bentley软件的前提下,完成建模工作,并提供动画素材及部分效果图。Bentley软件应用于市政综合项目BIM建模可行,一站式服务可以提供复杂项目的解决方案,在后续工作中,可以更多的应用到厂站及管网综合项目中;
        2、在实际施工的过程中,BIM针对复杂状况较快的提出解决方案,实现BIM与设计的互动,,同时对施工组织及管理起到了辅助作用;
        9.2 展望
        1、下一阶段在PC中进一步尝试管道出图操作,并尽可能符合设计院自身出图要求;
        2、仍然需要借助项目进一步规范建模流程、更高效的建模。建立或摸索一套符合自身要求的工作方式,发挥BIM作用;
        3、专业人才的缺乏是目前将BIM落地的短板,设计人员能熟练使用本专业BIM软件能更好地的改善工作流程; 
        4、BIM的实际用途并不仅仅局限于施工图纸完成以后建模,在设计的各阶段可以选择或尝试BIM的介入,逐渐积累经验,确定各阶段BIM的介入时间,应用深度,为项目BIM后续应用提供平稳的过渡;
        5、目前在市政管线方面,鸿业对于平纵出图及制图效率仍然远超BIM;但对于管网综合,BIM提供了更好的视角,在审核审定阶段效率更高,同时建模完成后,BIM解决问题的方式更能适应现场的需求;从软件操作角度分析,使用SUE构建地下管网效率相对较高,针对于变更,BIM有优势。针对复杂项目,可以采用鸿业与SUE互动的方式互补;
        6、对于建模人员配置和建模方式,应在后续项目应用中进一步探索,由于建模具有较强的“结果导向性”,对于工作的期望值或目标(设计、方案对比、结果展示、施工)决定了工作方式(单兵作战、多人组合、各专业协同),不同的情况下工作方式效率有所差异。其中协同作业作为重点应在后续BIM设计项目中做进一步的尝试和探索。

新手求助-讨论:Bentley系列软件能否实现综合管廊BIM正向设计?(地形建模+道路建模+管廊建模)

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naier 回复了问题 • 5 人关注 • 5 个回复 • 4375 次浏览 • 2017-07-18 16:13 • 来自相关话题

2017(深圳)城市地下空间、综合管廊、 海绵城市技术创新论坛

wei143224 发表了文章 • 0 个评论 • 1191 次浏览 • 2017-09-18 14:10 • 来自相关话题

地下空间
地下空间

BIM应用于市政综合项目的探索与实践

wyxcqu 发表了文章 • 6 个评论 • 3676 次浏览 • 2017-08-10 19:59 • 来自相关话题

        分享自己的一点感悟,希望自己能为BIM发展做一点微小的贡献
        
        1、项目背景
        2015年11月,我院作为EPC牵头单位中标海棠湾海榆东线市政道路改造工程设计施工总承包(EPC)项目。合同内容包括海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河段至海岸大道路口段,K0+000~K9+425.2)范围内道路、桥梁(涵)、交通、给排水、照明、绿化、综合管廊(综合管廊、控制中心楼、消防泵房、电气、消防及监控设施设备等),青田水厂原水输水管改造工程(原水输水管、加压泵站、变配电间、综合楼、电气、给排水、消防及设施设备等)。项目采取设计、采购、施工(EPC)总承包模式,项目总造价12.35亿元,合同工期910天。
        市政化改造道路长度9.42km,宽42m,主干路,沥青混合料路面;
        青田水厂原水输水管线于一级加压泵站处,沿规划道路敷设两根DN1400 预应力钢筒混凝土管(PCCP)至海榆东线K0+180后,再沿海榆东线敷设至青田水厂配水井,管道敷设线路长度为19.5Km,设计输送原水规模为27.5万m3/d。
        在海榆东线本次改造范围内道路左侧深约2m 处建设混合型综合管廊1 条,长约7.7 km,宽5.45m,高5m(净宽4.55m,净高4.0m),钢筋混凝土结构;根据监控中心的位置,综合管廊在K6+024处预留支线管廊与控制中心连接;综合管廊内设置有:给水管(DN400),中水管(DN400),水厂连通管(DN800)、电力(24回l0KV, 12回110KV)、通信(24孔)。管廊配置:1.防火门及通风口,2.投料口,3.管线接出口,4.预埋件,5.排水,6.管道及电缆支吊架,7.标识,8.电气,9.监控与报警,10.消防。
        天津市市政工程设计研究院作为该项目联合体牵头单位,不仅负责项目设计部分,同时承担联合体内部的组织管理和对外沟通协调工作。作为院里重点工程,本项目得到院内各级领导关怀,并派遣相关工作人员长期入驻现场进行项目管理和设计协调,院里专家定期到现场处理设计与施工中的各种问题。
        在道路改造范围外,海岸大道~青田水厂段由我院施工原水,A施工单位负责道路,B施工单位负责道路下三舱式综合管廊,项目中标后再次踏勘时发现由于多种因素导致施工环境发生较大变化,原有基础资料不能完全适用;在道路改造范围内,施工前的管线刨验显示地下管线较物探图更为繁多;项目背山临海,地质条件复杂······
        我院目前处于二次创业以及体制转型阶段,前述状况既是机遇也是挑战,除了依托院内技术力量解决现场问题,也可以采用“四新(新技术、新工艺、新材料、新方法)”辅助项目推进。结合我院其他项目,BIM在设计及施工过程中起到了较好的作用,且在我院各专业均有所应用,以我院购买Bentley软件为例,马头岗污水处理厂二期泥区处理工程进行了工程实践(ABD+ OpenPlant + MicroStation),建模及出图取得了良好的效果;山西临汾市快速交通专项规划充分体现了PowerCivil的实用性;ABD在多个综合管廊项目的节点中得到了充分的应用。但是对于较为复杂的市政综合项目,我院并未推进到施工配合阶段,仍以图纸校审为主,模型的使用寿命相对较短。
        从工程实际角度出发,构建项目的BIM,如果仅是给专家或业主“展示”的三维模型,模型构建完成后未再作修改或调整,这样的模型是“死”模型,模型构建完成也就完成了自身的使命;我们更多的是要一个“活”模型,既能反映设计状况,又能根据工程实际需要进行模型调整,通过专业之间配合,在模型的生命周期内发挥最大的作用,一直到竣工。
        随着技术的发展,目前推进BIM,对于大部分工作,计算机硬件已经不再是瓶颈,除了模型的构建,依托模型对工程设计进行分析,可以进一步完成渲染以及动画部分的工作;根据相关资料,越是管线复杂的项目,应用BIM的价值越大。
        基于“建筑是重要的,图纸是影子”的原则,选择BIM辅助工程推进,并不是说BIM可以主导一切或能解决一切问题,主导因素仍然是设计人;借助BIM,可以更好的传递和表达设计意图,将精力集中到设计阶段和解决工程问题阶段;通过一个项目进行BIM的工程实践,反思设计优化空间,完善工作流程,是设计与施工的双赢。
由于本工程属于EPC项目,设计单位牵头主导,考虑到BIM建模与传统CAD在工作效率和方式上存在差异,目前施工图期间直接采用BIM设计及出图尚未取得突破性进展,本课题基于绘制完成的施工图,进行面向施工的建模,也就是“翻模”;随着施工推进,模型会进一步完善及改进,目的在于辅助施工组织与管理。
        2、课题意义
        2.1 管线综合
        市政综合项目尤其改造项目涉及专业广泛,包括道桥水暖涵,雨污讯电燃等,各专业相互独立同时又需要密切配合。施工图的绘制,未采用协同平台的情况下,各专业除了内部校审还需要相互会签以保证图纸及设计的严谨性,各专业将自身设计交付到管线综合人员,管综结果反馈给各设计师,各专业根据管综调整设计并进行“返图”(将其他专业管线反馈到本图纸)。而不论是否采用协同平台,由于二维图纸中常采用标高表述管线之间或管线与构筑物之间相互关系,不能体现管道壁厚,无法直接准确度量相互之间净距,导致管综成为进度控制因素,而设计变更时管线综合显得更为重要。管综工程师存在任务重、责任大、风险高的特点。一旦管综人员不再跟进该项目,接手人员需要较长时间熟悉项目,处理项目上的问题则需要更长的时间。亟需能准确表达、直观表现、能与设计互动的工作流程,同时,要体现“设计的生命周期”。
        2.2 专业配合
        另一方面,以本项目为例,桥涵专业的雨水箱涵属于构筑物,工艺的综合管廊也属于构筑物,考虑到覆土厚度和避让原则,常有管廊在箱涵下方的情况出现,属于单独设计并相互配合,但属于“弱结合”,管廊的埋深增加会导致基坑加深、土方量增大,支护体系及降排水措施调整、管廊坡度变化等,进一步加大投资;实际上可以加大专业之间的配合深度,进行设计优化,实现“强结合”,把该节点管廊与箱涵作为整体进行设计,再考虑沉降缝与防水措施,可以避免前述问题,管廊高程可以提高1m以上,对于管廊后期的运营维护都有很大的好处。实现“强结合”,除了设计师的配合,还需要实现可视化,一方面将直观表现成果,有助于进一步分析设计的优缺点,另外快速表达设计意图,加快校审进度。
        2.3 设计变更
        有别于水厂及泵站项目,市政项目管线权属单位多,新建与切改影响范围广,施工面呈条带状,自然环境及地形地貌变化较快,该因素导致物探图及地形图具有较强的时效性。由于基础资料和外界环境的变化导致的设计变更较多,雨污水管道作为重力流管线在高程调整时较为复杂,管线综合的工作量较大,针对复杂节点,二维图纸较难表述。市政工程施工常有分段分专业施工的特点,施工过程中经常出现未探明的管线及构筑物,如何快速有效的解决问题显得尤为重要,一方面现场配合人员未必是该专业的工程师,另一方面如何向总部准确的描述该状况或提出的解决方案被认可也不容易实现。
        项目推进过程中,发现如下问题:
        管线方面,受各种因素影响,管线权属单位不一定完全掌握地下管线情况;物探仪器针对深度超过3m的管线难以准确判断深度与位置;部分管线及构筑物施工完成后并未在城建部分存档,上述因素均可能导致变更。
        另外变更源自设计本身,设计时考虑了建成后路面与原始地形的高差,某处设置挡墙,而忽略附近居民车辆驶入建成道路的方式;雨水接入现状箱涵就近引入河道,但原箱涵设计之初主要排除道路外地面水,未考虑路面水,同时箱涵流量加大后,周边泄水渠负荷不够,可能导致雨水溢流淹没附近居民的房屋基础;原始地形图高程点采集数量不够,未能完全体现地形地貌和建构筑物的关系,某处房屋高出地面2m,管道挖深较大,支护体系施工及拆除风险较大。
        规避上述问题,除了加密高程点数量,设计人员还可以在现场踏勘时尽可能保证多的影像记录,当设计人不再跟进项目或者现场条件发生较大变化,可能需要新设计人前往现场再次踏勘,外阜项目会因此产生较高的费用。如果采用倾斜摄影技术,通过航拍构建实景模型,设计人及校审人员可以通过网盘或云在短时间内了解现场情况,提出安全可靠的解决方案,对于EPC项目,既提高了处理效率,又能节省大额差旅费用,降低成本。
        2.4 施工组织与管理
        市政工程项目隐蔽工程多,反复开挖容易导致压实度质量波动,回填不均;在施工前如果图纸梳理程度不够,施工先后顺序颠倒,易造成浅管先埋下,深管再挖开;专业分包队伍多,存在交叉施工,一旦出现错漏碰缺,易导致窝工费及工期延宕,提升项目成本;施工计划内的工程量需要计量,包括管道长度、混凝土方量、土方开挖及倒运数量,该工作需要耗费较多的人力;针对上述情况,一方面采用无人机进行实景建模,进行工程概览;航拍图片可以处理成点云,进一步构建地模,借助CIVIL板块进行工程土方分析;对各构筑物进行分拆(例如:底板+侧壁+顶板)并构建模型,进行工程量统计;将各专业模型拼装后形成总装BIM,轻松梳理各处相互关系,预见性的进行施工组织设计;借助总装BIM进行碰撞检测,降低错漏碰缺的几率。
        小结
        结合上述分析,针对市政综合项目,尤其EPC项目,在工期紧、任务重、配专业多的背景下,既想保证工程设计安全可靠,又要多快好省的进行施工,保证收益的最大化(控制成本的同时进行精益管理),BIM可以作为工程建设辅助手段进行全方位的优化。从软件使用角度分析,可以采用Bentley软件,在拥有通用平台的基础上,一方面各专业有相应的配套建模软件,另一方面将各专业模型进行整合应用具有实际工程意义。依托海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河至海岸大道路口段)改造工程施工设计总承包(EPC)项目,探索分析Bentley软件一站式解决市政综合项目的可能性与应用程度,为院内类似项目提供一定的参考。
        3、目标
        本次建模针对道路工程、原水工程、综合管廊工程、廊内管线出线(电力、通讯、中水、给水、廊内集水池)、桥涵工程、雨水工程、污水工程。针对综合管廊的节点进行建模(廊内管线、预留预埋、消防、支吊架、支墩、廊内排水),建模范围K1+774~K9+424.4。
        3.1 模型构建方面
        1、构建“准”模型,准确、实用;
        2、针对影响施工组织与管理的重要专业进行模型的构建
        3.2 模型实际应用方面
        1、借助建模的结果更好的进行施工组织与管理,充分了解隐蔽工程先后施工次序,避免工序反复造成损失;
        2、结合模型进行设计的优化,避开二维设计盲区,针对复杂节点进行充分分析,解决工程实际问题
        3、优化设计流程,形成BIM与设计的互动,延续模型的生命周期
        4、解决错漏碰缺(管线与管线、管线与结构、结构与结构)
        3.3 BIM在项目各阶段的应用价值与切入时间分析
        结合本次建模,探讨各设计阶段BIM应用的可能性,应用的方式与切入的时间节点,BIM构建模型的深度。
        3.4 市政综合项目BIM建模的标准化
        结合该工程,摸索各专业的建模流程,分析专业之间配合方式,将BIM建模流程标准化,提高建模效率与实用性。
        4、软件平台选择、基础资料
        本次建模着重综合管廊、原水管道,市政给排水管道与道路工程的相互关系(K1+774~K9+425.2),便于施工组织并在施工之前解决错漏碰缺问题,施工过程中针对复杂节点进一步优化设计,避免窝工与索赔。
        本次建模软件全部采用Bentley公司软件,目的在于减少不同软件间的格式转换,尽量“一站式”解决建模问题,其中MicroStation为通用技术平台。
        4.1 建模软件
        航拍及点云处理:Acute 3D,Point Tools;
        道路建模:Power Civil China
        综合管廊节点建模:
                            主体结构:MicroStation
                            桥架、给排水、出线管道阀门:OpenPlant
                            管廊平纵:Power Civil China
        市政给排水、原水管道建模:Power Civil 下SUE板块
        水锤模拟及分析:HAMMER v8i
        节点渲染:LumenRT
        关键帧及路径动画:MicroStation
        Bentley软件更新较快,对于软件版本的选择,英文版的更稳定,不一定全部采用最新版,可以根据自身熟悉程度甄别性选择。
        4.2 参考书籍及资料
        1) 《MicroStation工程设计应用教程(表现篇)》
        2) 《MicroStation工程设计应用教程(制图篇)》
        3) 《AECOsim Building Designer协同设计管理指南》
        4) 《AECOsim Building Designer使用指南指南?设计篇》
        5) 《Bentley BIM解决方案应用流程》
        5、建模进度计划与模型标准
        (1)模型准备阶段(2016年11月18日~2016年11月30日)
        建模人员分析梳理施工图纸,保留必备资料,剔除冗余部分,多与设计人员沟通;熟悉建模软件,研习软件教程,规范建模流程,避免重复工作;如果条件具备,设计人对自身设计图纸建模更佳。 
        专业内考虑模型文件等级,图层控制、材质赋予及贴图;专业间设定文件保存版本,文件参考深度控制,尽量风格一致,便于管理与使用。
        (2)确定建模流程阶段(2016年12月1日~2017年1月31日)
        建模基于“由易到难,由点及面,由浅及深,由粗及细”的原则
        各专业建模切入点从标准段或较易处理节点开始,构建小范围的模型,摸索实现不同专业之间模型拼装,该阶段模型要求各专业模型“像”,对模型的精细程度及材质和显示方式等要求不高,起到“四梁八柱”的骨架作用。试拼装成功后,各专业模型深化构建,仍以小范围为主,模型构建的LOD加深,构配件尺寸及材质细化,重复前述拼装工作,对拼装后的模型进行“分合”分析,结合需求的表现形式,控制模型各专业的显示样式;根据展示内容控制参考文件的嵌套深度,反向控制文件等级;根据操作模型的速度及效率提出模型“轻量化”措施,使模型占容小(文件大小尽可能小),信息量大(保证模型足够信息量),实现灵活操作。
        该阶段较为重要,需要反复进行尝试,确定合适的工作方式和建模流程,为后续工作打好基础。
        (3)模型构建及组合阶段(2017年2月1日~2017年3月31日)
        选择合适的模型拼装框架,如图5.1~5.3所示,展示的是不同的拼装方式。结合自身建模经验,不推荐A方式,该方式在后续模型控制及渲染导入阶段存在较大的问题。
        拼装方式B与C可以根据自身需求选择,各有利弊。分析A与BC,明显的区别在于模型细分。
        结合第二阶段的试验结果,将各专业的建模范围扩大。
        节点比标准段耗费的精力要多,选择代表性节点建模,模型构建拼装完成后,与设计人员对接,一方面完善模型,另一方面设计人可以通过汇总各专业信息的模型研究设计是否有优化空间,建模与设计形成良性互动。
        结合第二阶段的建模流程,根据选定的模型框架,各专业完成本专业的模型。模型构建过程中,与设计人员同步推进,随时发现问题随时解决。
        对各专业模型进行总装,根据电脑处理能力选择合适的拼装范围或文件参考深度。同时需要考虑台式机处理能力与笔记本运行速度的差异,防止“台式机上跑得快,笔记本上转不动”的现象。
        Figure 5.1 模型拼装方式A




        Figure 5.2 模型拼装方式B




         Figure 5.3 模型拼装方式C




        (4)碰撞检测及设计调整阶段(2017年4月1日~2017年4月30日)
        该阶段为BIM与设计的互动阶段,也是本课题的重要内容。
        模型按区块分专业拼装完成后,分析碰撞检测的相关专业,为提高运行速度,控制参考文件的深度,卸载无关部分。
        碰撞检测内容:管道与管道,管道与管廊结构、管廊与给排水附属设施(检查井、阀门井、箱涵等)、管廊节点与道路结构层等,根据碰撞检测结果调整工程设计。
        对于设计的调整,可以分为两种类型,一种是BIM中直接调整,最后反馈到蓝图;另一种是在CAD中调整后,将数据导入BIM模型,重新进行碰撞检测。如果建模人员为设计师,建议采用第一种方式,给排水专业可以充分发挥SUE的优势,更为直观和便捷,同时高效实用。
        结合点云,分析道路放坡或者修建挡土墙后与周边的环境的关系,结合实际需求调整设计,充分发挥实景建模的作用。
        (5)渲染与动画制作阶段(2017年5月1日~2017年5月10日)
        前述各阶段完成后,进行施工动画的制作及模型的渲染。
        渲染内容包括综合管廊各类型节点(内部、外部、剖面、局部大样)、管廊与地下管网(给排水管网、管廊出线)、地下设施与道路(管廊、给排水管网与道路关系)。
        动画部分设定包括8部分:
        1) 包括航拍与点云相互转化,
        2) 综合管廊标准段建造,
        3) 管廊标志性节点内部漫游,
        4) 综合管廊与原水相对关系
        5) 综合管廊及出线与地下管网相对关系
        6) 管廊及出线、地下管网与周边环境相对关系
        7) 拟建道路与环境关系
        8) 各节点渲染图展示
        6、建模流程
        经整理,模型构建逻辑如图6.1所示,分析专业之间依托关系有助于分清建模工作的主次轻重,梳理模型的独立与关联性可以更好的进行工作任务的分配。
        Figure 6.1 模型搭建逻辑




        以下操作中,DGN文件中参考CAD文件时,CAD文件均采用1:1比例,采用绝对坐标。
        6.1现状地膜的创建
        现状地模的构建需要地形图,选择软件可以采用Geopak Site,也可以采用PC。种子文件选择2D,将地形图以文件参考的方式加载。通过控制参考文件图层的方式进行有效信息的提取,视图内保留DGX、GCD、首曲线和计曲线等带有高程信息的图层。将上述图层拷贝到主文件,采用如下操作:选中元素,任务栏→3→1,随意选取基准点,点击enter锁定坐标轴,下方坐标系内输入距离0,完成复制。
        地模创建:任务栏→地形模型→按图形过滤器创建地形模型,弹出对话框,打开“地形过滤器管理器”,按相应提示进行操作,对地模命名并选择特征定义,完成地模的创建,进一步导出地模为DTM,用于后续其他模型的使用。
        地模创建成后,应进行反复检查,可能局部坐标点存在问题,可以找到相应坐标点,对比文字标注与实际高程,进行调整。
        另外一种创建地模的方式是利用点云数据,点云数据的生成可以借助航拍影响,使用之前应对数据进行处理,控制相应的图层与属性。由于点云数据量极其庞大,直接导入PC会导致宕机,提取部分数据即可完成模型的构建,在MS中加载点云,在点云对话窗口中调整点云密度并将文件另存为.xyz格式,点云密度为原来的万分之一即可,不同的项目类型可以通过反复控制来达到需要的精度。
        在PC中导入前述.xyz格式文件,创建地模,导出为DTM格式,为后续模型使用。
        相比较点云和测绘CAD图纸,随着设备及测绘技术的提升,未来采用倾斜技术创建实景模型会更多的应用于实际工程中,点云随着测量精度的提高其应用更加广泛。
        6.2 道路工程模型构建
        PC中选择合适的工作环境,种子选取2D,找到道路工程CAD图纸中“道路平面线位图”,该图包含道路平面的基本信息(交点编号、前后缓和曲线参数、桩号、半径及坐标等),将图纸参考到PC中。“平面几何”中建议采用“积木法”构建道路中心线,逐段道路构建时,连接直线段时建议采用“插入回旋线”。各线段构建完成,“积木法则创建路线”对话框中一定要定义线路名称并选择“特征定义”。
        纵剖面建议采用“按竖曲线单元创建纵断面”。纵剖面构建同样需要指定特征定义和线路名称,并将最终的纵剖线路赋予平面。
        平纵方案完成后,需要创建廊道。在Power InRoads (08.11.07.615)版本中可以直接将绘制好的横断面转换成模版。
        任务→廊道模型→创建廊道,弹出对话框,选择好前述廊道基线,对廊道名称命名并选择设计阶段,弹出对话框“根据横断面模板创建三维路面”,确定起终点,选择模版,创建廊道。此处应注意“设计阶段的选择”,阶段越初级,创建速度越快,建议刚开始采用低等级创建,检查有无问题,后期可以在属性框调整设计阶段。
        路廊是可以在没有现状地模的前提下创建的,但道路存在放坡以及挡土墙等,仍需要将地模导入。路廊创建完成后,将路廊导出为地模(DTM格式),用于雨水及污水的模型创建。
        前面提到的路廊采用了统一的横断面,实际上道路存在掉头及局部拓宽、公交站台以及平交路口,建议按照5.3中确定的拼装方式进行廊道创建与处理,可以大幅度提高处理效率。分区块分类型创建,然后整合为一。
        6.3 雨水管网模型构建
        工作环境选取:种子文件2D,用户选择SUE,项目选择Bentley-Utilities-Metric,界面选择Bentley-Civil。
        首先将6.2中的未来建成道路DTM文件导入并激活,雨水CAD图纸通过文件参考的形式导入主文件,平面图纸仅保留雨水口、雨水支管、雨水井以及雨水主干管图层。
        考虑到SUE内“资料库”并不完全与国内一致,需要自行定义雨水口(雨水口及篦子)、雨水井。具体定义方式参见7.2。
        将雨水支管及干管(仅需要这两种管道)复制到主文件中,将复制的管线转换为设计的管道。
关闭CAD文件参照,利用SUE的组件中“从图形中提取公共设施”功能,进行管道偏移高程、管材等因子的参数设定。
        打开文件参照,借助CAD底图选择主文件雨水口井,属性中调整井的类型为自定义的雨水口,选择干管上的井子,属性调整为自定义的井类;现阶段鸿业的雨水口布置更为快速便捷,且符合道路设定,因而SUE内雨水口选取的是支管的端点,很可能偏离道路边线,所以需要逐个调整SUE内雨水口的位置。
        选择井类及雨水口,根据底图调整井名称及编号;平面图选择管道,打开纵剖面图,根据雨水剖面CAD底图调整各管段的高程、管径以及管材。
        6.4 污水模型管网构建
        污水模型的操作类似6.3,仍建议将达模型拆分按区块建模。
        6.5 综合管廊模型构建
        由于综合管廊在平面上线形按照道路中心线进行偏移,为方便施工与计量,平面位置基本依托道路工程的桩号,所以构建综合管廊前需要有道路桩号,并将桩号(包括雨污水、原水、管廊内部中水给水及管廊节点)进行换算。
        首先PC内构建综合管廊的平纵方案,导出ALG,并在PC中创建各标准段;其次在MS内构建管廊节点主体框架,其次将管廊节点参考到管廊分装文件,按照桩号及高程进行定位;最后单独创建衔接标准段与节点的模型。
主体拼装完成后,进行管廊节点内部构建,建议将模型按内容拆分,后续通过文件参考装配。
        在标准段,各管线的布置位置相对于管廊基线是固定的,可以在PC中通过平纵alg的偏移及调整,确定各管道中心高程,之后根据桩号转换文件和管线平面CAD,在OpenPlant中完成各管道出线。
        6.6 原水工程模型构建
        原水管道基于道路中心线偏移一定距离,导入道路ALG,根据鸿业市政管线绘制剖面及管综结果构建原水管道高程,建议按照5.3中确定的架构进行建模,并非依据原水井类分段。
        原水管道建模的前提是CAD管网综合已经完成,数据导入HAMMER v8i进行水锤分析已经符合规范要求。
        构建出原水管道高程后,在SUE内直接转换为水管,由于软件设定的原因,管线放样可能为管内底、管中或管内顶,是需要进行设定。
        快速打开设定文件的底目录:
        菜单栏→元素→元素模版→文件→C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\dgnlib\SampleDrainageFeatureDefsMetric.dgnlib,PC会打开相应的文件。
        文件内打开项目浏览器→Civil标准→特征定义→Conduits,找到相应的管道,右键属性,在 “形状方向”选择管线衔接方式。
        6.7 航拍及点云处理
        由测绘分院进行处理,点云格式.las或.pod。
        6.8 箱涵模型构建
        箱涵模型主要在MS内完成,以CAD图纸为底图,结合7.3部分提示,在总装文件时控制平面位置和高程。
        6.9 模型组装
        各专业模型构建完成后,进行模型总装。
        模型总装根据不同的需求进行不同深度的装配,例如,根据5.5中的动画要求,节点部分需要有较为详细的展示;当展示管廊与地下管网时,管廊文件参考深度到管廊框架主体即可。这样的设定主要是为了更快速的达到预期的目的。根据需求做分门别类的组装,并通过参考设定各文件的视图样式。
        7、建模细节
        7.1 SUE内的特征定义
        由于诸多原因,SUE内井的类型及及他附属设施可能与设计人的构想有差异,可以通过自定义的方式创建新的类型,在后续模型操作中可以直接使用,同软件自带的其他井类一样便捷。
        首先找到图集或设计图纸,以某一个雨水口为例,雨水口在SUE中的对比为“CB#12”,打开6.6中的库文件,项目浏览器→Civil标准→特征定义→Drainage Nodes→CB#12,右键属性,弹出属性对话框,可以看出如下对应关系:
    Figure 7.1 映射关系




        点击文件→元素→元素模板→Storm Sewer Nodes/Conduits Drainage,可以查看相应模版对应的激活单元,激活单元存储位置位于:C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\cell\Sample Drainage FeatureDefs.cell
        意味着如果修改最后面的文件,前端就会反映相应的调整。
        打开前述cell,较为快捷的修改方式如下:制作上述三个激活单元以及CB#12文件副本,并进行相应的重命名,参照图集或者CAD图纸绘制井类,重新建立图7.1中的链接,完成雨水口的自定义。
        7.2 模版创建及导入
        Power InRoads (08.11.07.615)中,完成横断面的绘制。考虑到廊道是将横断面模版沿着中心线放样,有“点成线,线成面,面成体”的结果,绘制横断面时注意,如果现实中是实体,该部分断面应为多边形,如果是面,可以采用线。可以在InRoads中直接绘制横断面,也可以在CAD中按1:1比例绘制好后,以文件参考的形式合并到主文件中。
        选中横断面,以放样点为基准点,将断面移动到坐标原点(0,0),此时In Roads种子文件采用2D较为合适。
        选中横断面,以坐标原点为基准点进行缩放,比例控制为1mm替代1m。保持横断面选中,菜单栏→Applications→InRoads Group→Modeler→Create Template,弹出“Create Template”对话框,File→Import Template,弹出“Import Template from Graphics”对话框,对话框底部“Minimum Chord Length Of Curves Elements”中填入0.001或者更小的数值,这样可以加密点的数量,降低横断面失真率,其他选项可以默认。导入完成后,对模版进行命名,保存,然后将模版另存为:File→Save As ,模版文件会以itl的文件格式另存。
        在Power Civil China SS4版本中(08.11.09.845)中将模版导入,模型制作期间发现,如果要使用Inroads中创建的模板,最好将模版导入到创建廊道的软件模板库中使用。
        PC中导入模板:任务栏→廊道模型→创建横断面模版;弹出“创建横断面模版”对话框,工具→模板库管理器,弹出对话框,右侧导入itl文件,选择InRoads中创建的模版,拖拽到左侧模板库中,保存。
        完成导入工作后,在“创建横断面模版”中双击模板,进行横断面的各部分特征定义及名称修改,便于后续使用。
        7.3 模型比例、坐标系及拼装
        由于道路并非正南或正北,各专业模型构建完成后需要内部的拼装和总装,存在两种拼装方式:按照绝对坐标建模,直接拼装或者按照自定义方式建模,拼装时通过调整坐标和比例等参数完成拼装。
        以本工程为例,建议模型构建之初就采用1:1比例构建模型,该方式便于统一管理模型,对于部分不易表述或细节较多部位,采用保存视图的方式。
        结合6.1部分,除与道路alg相关部分采用绝对坐标系外,独立模型构建的坐标系采用自定义坐标系,自定义坐标系的使用原则是“高效实用,符合实际需求”,既要满足本模型的构建,又能满足拼装模型的快速接入。独立模型在建模时如果采用绝对坐标,由于该模型可能既存在平面角度又有纵向的倾斜,跟此相关的其他文件拼装时有较高的操作难度,精度及效率大打折扣。
        模型拼装阶段,以综合管廊节点为例,内部涉及因素较多(管道、支吊架、支墩、预留预埋、出线、管廊主体等),虽然节点类型多,但内部构成的多处存在一致性,根据需求,将支吊架、支墩、预埋件等单独做model,不同的节点根据工程设计进行拼装,文件参考时一定要勾选“保存相对路径”;由于部分模型采用的是自定义坐标系,在拼装时统一采用绝对坐标系,会出现参考文件“跑偏”的特点,需要进行平面位置及高程的调整,首先,激活锁选项勾选“ACS平面锁”及“ACS捕捉锁”,先调整平面位置,再进行高程的调整。
        高程的查询可以在软件中设定,菜单栏→设置→精确绘图→显示→勾选“显示坐标”,设定完成后,注意释放ACS平面锁及ACS捕捉锁,通过绘图工具从原点引出线,光标点会实时显示XYZ坐标。
        7.4 建模的化零为整与化整为零
        根据自身建模经验及在该项目中的尝试,强烈建议模型细分,将模型分专业按区块做到“化整为零”。软件的很多操作涉及到运算,单一模型涉及的范围越广、因素越多,计算需要耗费的资源越多,随之带来效率降低、资源占用的问题,模型的分拆可以大幅度提高处理效率,尤其对于PC中采用土木单元处理平交路口,SUE板块下调整给排水井的类型等,分拆并不会导致逻辑上的错误,MS平台的文件参考功能可以重新做到“化零为整”。
        模型如果不分拆处理还有另外的问题:文件损坏的风险。文件损坏可能导致大量数据无法再利用,分拆模型相当于均摊风险。
        7.5 PC中的操作
        由于PC中的平面方案可以采用平面线参数化或方案导入的方式,节省较多的时间,但是对于较长的线路,纵断面创建时存在工作量相对较大(手动输入参数较多),并且绘制的方案不能进行位移。
        在实际操作中,也存在较为高效的方式:将CAD中的道路纵剖面合并到主文件,也就是平面,并创建成线串,选中元素,ctrl+c实现复制,打开平面方案的纵剖面,右键粘贴,即可以进行位移,通过捕捉等操作,将线串确定在合适的位置上,在“纵面几何”中选择“创建土木规则特征”,即可快速完成纵剖面的方案导入。
        MS的部分功能也可以在纵剖面上得到体现,如果希望在纵剖面上加减点,任务→7→8(插入顶点)/9(删除顶点)。
        7.6 方案的导入与导出
        PC中绘制完成平纵方案后,应及时将方案导出(alg),该举具有重要意义,方案是文件的核心,如同横断面模板的itl文件、地模的DTM一样,只要alg、itl及dtm等文件在,模型文件损坏对工作进程带来的损失能降低很多。
        前述文件还有占容小内涵丰富安全稳定的特点,其次,alg文件可以完成多个方案的对比以及拼接,对于长距离的方案可以先分拆导出alg,后续再整合的方式进行管理。
        7.7 PC中的精确绘图
        Power Civil China中除了MS内置的精确绘图以外,还存在有土木精确绘图,而这两种方式是不能同时使用的,即便关闭土木精确绘图,仍然无法恢复锁轴等功能。
        恢复MS精确绘图,首先关闭土木精确绘图,其次点击“开关精确绘图”按钮(实心方框十字叉)两次,在绘图栏随意选取绘图命令进行绘制,尝试是否能够锁轴,如果不能,再点击一次“开关精确绘图”按钮,多尝试几次即可。
        7.8 动画
        设定路径时,应充分考虑总帧数与播放的关系,当总帧数及每秒帧数确定后,路径应尽可能平滑,镜头转换过度平缓。
        在MS中模拟建造过程,主要依靠关键帧,在使用不够娴熟的情况下,每设定一次关键帧,应从头视察一遍相应的效果,及时处理意料之外的状况,另外,关键帧中如果元素较多,容易造成机器卡顿。
        7.9 SUE内管道纵剖面查看
        SUE内如果希望看到多根管道的纵剖面,需要提前设定:菜单栏→工具→项目浏览器,弹出“项目浏览器设置”对话窗,将“公共设施模型”选项调整为“打开”。
        菜单栏→工具→项目导航→链接→项目浏览器,在弹出窗口中找到“地下公共设施”选项,右键“剖面图选项”,选择相应的管道,进行命名及查看。
        SUE的纵剖面可能存在这样的缺点,只能逐根管道调整高程,不能再多根管道的纵剖面内直接调整某根管道的高程。
        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经完成碰撞检测,为“准确”的模型。模型体量过大的情况下导入LumenRT容易成为“黑匣子”,因而需要控制拼装模型的体量。
        在渲染阶段,如果用CE版本展示V8i版本的模型,需要将V8i版本的材质拷贝到CE版本中,不然会丢材质;在模型导入LunmeRT时,CE版本比V8i版本具有更好的处理能力;LunmeRT可以做路径动画,但不能做关键帧动画,采用图层开关控制的方式会使模型展示阶段略显突兀,建议采用MS内的关键帧动画;当某一物体添加光源后,希望看到灯光显示效果,可以在MS内选择“视图显示样式”—“光滑    建模”,但应注意不要勾选“调整试图亮度”内的“默认光照”,另外MS内的灯光是无法导入到LunmeRT内的,但LunmeRT内可以自己添加光源,当模型内有较多光源时需要注意该问题;LunmeRT用于渲染,有着“傻瓜式”操作,非常便捷,但是MS内置的Luxology渲染更为强大,但操作也更为复杂,本次建模未对Luxology渲染进一步尝试。
        考虑到市政道路项目基本为隐蔽工程,在对渲染质量要求不高的情况下,在MicroStation内可以快速渲染模型,将模型赋予材质并控制灯光后,包括视角及剖切位置。
        菜单栏→实用工具→图像→保存,调整图像分辨率等设定点击确定即可完成图像保存。
        7.11 部分渲染图像展示
        Figure 7.2综合管廊出线与给排水管网相互关系




        Figure 7.3综合管廊特殊B型出线口K8+207




        Figure 7.4投料口A通行平台




        Figure 7.5投料口A剖面视图




        Figure 7.6管廊标准段面渲染




        Figure 7.7管廊标准段面实际建成




        8、建模结果
        1、完成K1+774~K9+424.4范围内除桥梁外各专业完整的三维模型,并实现了总装。模型采用绝对坐标,模型比例1:1,可以逐类、逐段、逐层浏览,数据准确,信息可靠;
        2、模型较为清晰的反映各专业设计方案之间的关系,道路横纵断面准确,地下管线齐全,管廊节点与道路各结构层距离可准确计量;
        3、通过管线碰撞,进一步解决了专业会签后疏忽的小部分问题;
        4、根据总装模型,预判施工先后顺序,在施工组织与管理中进行了实际应用,起到工程辅助优化的作用;
        5、通过模型构建对各专业软件的功能进行表达,基本确定了建模流程,体验了不同的组装架构模型的可操作性与实用性;
        6、建模人员水平有所提升,软件应用范围得到扩大;
        7、在模型构建过程中,充分感受到协同工作的重要性,无论是建模还是设计,协同是避免“设计盲区”和“错漏碰缺”的重要手段;
        8、经渲染后的模型,达到所见即所得的水平,在渲染的基础上完成动画制作,详见附件“渲染成果”及“海榆东线综合管廊正式成果20170717”。
        9、创新与展望
        9.1 创新点
        1、借助海榆东线工程,在完全采用Bentley软件的前提下,完成建模工作,并提供动画素材及部分效果图。Bentley软件应用于市政综合项目BIM建模可行,一站式服务可以提供复杂项目的解决方案,在后续工作中,可以更多的应用到厂站及管网综合项目中;
        2、在实际施工的过程中,BIM针对复杂状况较快的提出解决方案,实现BIM与设计的互动,,同时对施工组织及管理起到了辅助作用;
        9.2 展望
        1、下一阶段在PC中进一步尝试管道出图操作,并尽可能符合设计院自身出图要求;
        2、仍然需要借助项目进一步规范建模流程、更高效的建模。建立或摸索一套符合自身要求的工作方式,发挥BIM作用;
        3、专业人才的缺乏是目前将BIM落地的短板,设计人员能熟练使用本专业BIM软件能更好地的改善工作流程; 
        4、BIM的实际用途并不仅仅局限于施工图纸完成以后建模,在设计的各阶段可以选择或尝试BIM的介入,逐渐积累经验,确定各阶段BIM的介入时间,应用深度,为项目BIM后续应用提供平稳的过渡;
        5、目前在市政管线方面,鸿业对于平纵出图及制图效率仍然远超BIM;但对于管网综合,BIM提供了更好的视角,在审核审定阶段效率更高,同时建模完成后,BIM解决问题的方式更能适应现场的需求;从软件操作角度分析,使用SUE构建地下管网效率相对较高,针对于变更,BIM有优势。针对复杂项目,可以采用鸿业与SUE互动的方式互补;
        6、对于建模人员配置和建模方式,应在后续项目应用中进一步探索,由于建模具有较强的“结果导向性”,对于工作的期望值或目标(设计、方案对比、结果展示、施工)决定了工作方式(单兵作战、多人组合、各专业协同),不同的情况下工作方式效率有所差异。其中协同作业作为重点应在后续BIM设计项目中做进一步的尝试和探索。 查看全部
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        1、项目背景
        2015年11月,我院作为EPC牵头单位中标海棠湾海榆东线市政道路改造工程设计施工总承包(EPC)项目。合同内容包括海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河段至海岸大道路口段,K0+000~K9+425.2)范围内道路、桥梁(涵)、交通、给排水、照明、绿化、综合管廊(综合管廊、控制中心楼、消防泵房、电气、消防及监控设施设备等),青田水厂原水输水管改造工程(原水输水管、加压泵站、变配电间、综合楼、电气、给排水、消防及设施设备等)。项目采取设计、采购、施工(EPC)总承包模式,项目总造价12.35亿元,合同工期910天。
        市政化改造道路长度9.42km,宽42m,主干路,沥青混合料路面;
        青田水厂原水输水管线于一级加压泵站处,沿规划道路敷设两根DN1400 预应力钢筒混凝土管(PCCP)至海榆东线K0+180后,再沿海榆东线敷设至青田水厂配水井,管道敷设线路长度为19.5Km,设计输送原水规模为27.5万m3/d。
        在海榆东线本次改造范围内道路左侧深约2m 处建设混合型综合管廊1 条,长约7.7 km,宽5.45m,高5m(净宽4.55m,净高4.0m),钢筋混凝土结构;根据监控中心的位置,综合管廊在K6+024处预留支线管廊与控制中心连接;综合管廊内设置有:给水管(DN400),中水管(DN400),水厂连通管(DN800)、电力(24回l0KV, 12回110KV)、通信(24孔)。管廊配置:1.防火门及通风口,2.投料口,3.管线接出口,4.预埋件,5.排水,6.管道及电缆支吊架,7.标识,8.电气,9.监控与报警,10.消防。
        天津市市政工程设计研究院作为该项目联合体牵头单位,不仅负责项目设计部分,同时承担联合体内部的组织管理和对外沟通协调工作。作为院里重点工程,本项目得到院内各级领导关怀,并派遣相关工作人员长期入驻现场进行项目管理和设计协调,院里专家定期到现场处理设计与施工中的各种问题。
        在道路改造范围外,海岸大道~青田水厂段由我院施工原水,A施工单位负责道路,B施工单位负责道路下三舱式综合管廊,项目中标后再次踏勘时发现由于多种因素导致施工环境发生较大变化,原有基础资料不能完全适用;在道路改造范围内,施工前的管线刨验显示地下管线较物探图更为繁多;项目背山临海,地质条件复杂······
        我院目前处于二次创业以及体制转型阶段,前述状况既是机遇也是挑战,除了依托院内技术力量解决现场问题,也可以采用“四新(新技术、新工艺、新材料、新方法)”辅助项目推进。结合我院其他项目,BIM在设计及施工过程中起到了较好的作用,且在我院各专业均有所应用,以我院购买Bentley软件为例,马头岗污水处理厂二期泥区处理工程进行了工程实践(ABD+ OpenPlant + MicroStation),建模及出图取得了良好的效果;山西临汾市快速交通专项规划充分体现了PowerCivil的实用性;ABD在多个综合管廊项目的节点中得到了充分的应用。但是对于较为复杂的市政综合项目,我院并未推进到施工配合阶段,仍以图纸校审为主,模型的使用寿命相对较短。
        从工程实际角度出发,构建项目的BIM,如果仅是给专家或业主“展示”的三维模型,模型构建完成后未再作修改或调整,这样的模型是“死”模型,模型构建完成也就完成了自身的使命;我们更多的是要一个“活”模型,既能反映设计状况,又能根据工程实际需要进行模型调整,通过专业之间配合,在模型的生命周期内发挥最大的作用,一直到竣工。
        随着技术的发展,目前推进BIM,对于大部分工作,计算机硬件已经不再是瓶颈,除了模型的构建,依托模型对工程设计进行分析,可以进一步完成渲染以及动画部分的工作;根据相关资料,越是管线复杂的项目,应用BIM的价值越大。
        基于“建筑是重要的,图纸是影子”的原则,选择BIM辅助工程推进,并不是说BIM可以主导一切或能解决一切问题,主导因素仍然是设计人;借助BIM,可以更好的传递和表达设计意图,将精力集中到设计阶段和解决工程问题阶段;通过一个项目进行BIM的工程实践,反思设计优化空间,完善工作流程,是设计与施工的双赢。
由于本工程属于EPC项目,设计单位牵头主导,考虑到BIM建模与传统CAD在工作效率和方式上存在差异,目前施工图期间直接采用BIM设计及出图尚未取得突破性进展,本课题基于绘制完成的施工图,进行面向施工的建模,也就是“翻模”;随着施工推进,模型会进一步完善及改进,目的在于辅助施工组织与管理。
        2、课题意义
        2.1 管线综合

        市政综合项目尤其改造项目涉及专业广泛,包括道桥水暖涵,雨污讯电燃等,各专业相互独立同时又需要密切配合。施工图的绘制,未采用协同平台的情况下,各专业除了内部校审还需要相互会签以保证图纸及设计的严谨性,各专业将自身设计交付到管线综合人员,管综结果反馈给各设计师,各专业根据管综调整设计并进行“返图”(将其他专业管线反馈到本图纸)。而不论是否采用协同平台,由于二维图纸中常采用标高表述管线之间或管线与构筑物之间相互关系,不能体现管道壁厚,无法直接准确度量相互之间净距,导致管综成为进度控制因素,而设计变更时管线综合显得更为重要。管综工程师存在任务重、责任大、风险高的特点。一旦管综人员不再跟进该项目,接手人员需要较长时间熟悉项目,处理项目上的问题则需要更长的时间。亟需能准确表达直观表现、能与设计互动的工作流程,同时,要体现“设计的生命周期”。
        2.2 专业配合
        另一方面,以本项目为例,桥涵专业的雨水箱涵属于构筑物,工艺的综合管廊也属于构筑物,考虑到覆土厚度和避让原则,常有管廊在箱涵下方的情况出现,属于单独设计并相互配合,但属于“弱结合”,管廊的埋深增加会导致基坑加深、土方量增大,支护体系及降排水措施调整、管廊坡度变化等,进一步加大投资;实际上可以加大专业之间的配合深度,进行设计优化,实现“强结合”,把该节点管廊与箱涵作为整体进行设计,再考虑沉降缝与防水措施,可以避免前述问题,管廊高程可以提高1m以上,对于管廊后期的运营维护都有很大的好处。实现“强结合”,除了设计师的配合,还需要实现可视化,一方面将直观表现成果,有助于进一步分析设计的优缺点,另外快速表达设计意图,加快校审进度。
        2.3 设计变更
        有别于水厂及泵站项目,市政项目管线权属单位多,新建与切改影响范围广,施工面呈条带状,自然环境及地形地貌变化较快,该因素导致物探图及地形图具有较强的时效性。由于基础资料和外界环境的变化导致的设计变更较多,雨污水管道作为重力流管线在高程调整时较为复杂,管线综合的工作量较大,针对复杂节点,二维图纸较难表述。市政工程施工常有分段分专业施工的特点,施工过程中经常出现未探明的管线及构筑物,如何快速有效的解决问题显得尤为重要,一方面现场配合人员未必是该专业的工程师,另一方面如何向总部准确的描述该状况或提出的解决方案被认可也不容易实现。
        项目推进过程中,发现如下问题:
        管线方面,受各种因素影响,管线权属单位不一定完全掌握地下管线情况;物探仪器针对深度超过3m的管线难以准确判断深度与位置;部分管线及构筑物施工完成后并未在城建部分存档,上述因素均可能导致变更。
        另外变更源自设计本身,设计时考虑了建成后路面与原始地形的高差,某处设置挡墙,而忽略附近居民车辆驶入建成道路的方式;雨水接入现状箱涵就近引入河道,但原箱涵设计之初主要排除道路外地面水,未考虑路面水,同时箱涵流量加大后,周边泄水渠负荷不够,可能导致雨水溢流淹没附近居民的房屋基础;原始地形图高程点采集数量不够,未能完全体现地形地貌和建构筑物的关系,某处房屋高出地面2m,管道挖深较大,支护体系施工及拆除风险较大。
        规避上述问题,除了加密高程点数量,设计人员还可以在现场踏勘时尽可能保证多的影像记录,当设计人不再跟进项目或者现场条件发生较大变化,可能需要新设计人前往现场再次踏勘,外阜项目会因此产生较高的费用。如果采用倾斜摄影技术,通过航拍构建实景模型,设计人及校审人员可以通过网盘或云在短时间内了解现场情况,提出安全可靠的解决方案,对于EPC项目,既提高了处理效率,又能节省大额差旅费用,降低成本。
        2.4 施工组织与管理
        市政工程项目隐蔽工程多,反复开挖容易导致压实度质量波动,回填不均;在施工前如果图纸梳理程度不够,施工先后顺序颠倒,易造成浅管先埋下,深管再挖开;专业分包队伍多,存在交叉施工,一旦出现错漏碰缺,易导致窝工费及工期延宕,提升项目成本;施工计划内的工程量需要计量,包括管道长度、混凝土方量、土方开挖及倒运数量,该工作需要耗费较多的人力;针对上述情况,一方面采用无人机进行实景建模,进行工程概览;航拍图片可以处理成点云,进一步构建地模,借助CIVIL板块进行工程土方分析;对各构筑物进行分拆(例如:底板+侧壁+顶板)并构建模型,进行工程量统计;将各专业模型拼装后形成总装BIM,轻松梳理各处相互关系,预见性的进行施工组织设计;借助总装BIM进行碰撞检测,降低错漏碰缺的几率。
        小结
        结合上述分析,针对市政综合项目,尤其EPC项目,在工期紧、任务重、配专业多的背景下,既想保证工程设计安全可靠,又要多快好省的进行施工,保证收益的最大化(控制成本的同时进行精益管理),BIM可以作为工程建设辅助手段进行全方位的优化。从软件使用角度分析,可以采用Bentley软件,在拥有通用平台的基础上,一方面各专业有相应的配套建模软件,另一方面将各专业模型进行整合应用具有实际工程意义。依托海棠湾海榆东线市政道路(藤桥西河至海岸大道路口段)改造工程施工设计总承包(EPC)项目,探索分析Bentley软件一站式解决市政综合项目的可能性与应用程度,为院内类似项目提供一定的参考。
        3、目标
        本次建模针对道路工程、原水工程、综合管廊工程、廊内管线出线(电力、通讯、中水、给水、廊内集水池)、桥涵工程、雨水工程、污水工程。针对综合管廊的节点进行建模(廊内管线、预留预埋、消防、支吊架、支墩、廊内排水),建模范围K1+774~K9+424.4。
        3.1 模型构建方面
        1、构建“准”模型,准确、实用;
        2、针对影响施工组织与管理的重要专业进行模型的构建
        3.2 模型实际应用方面
        1、借助建模的结果更好的进行施工组织与管理,充分了解隐蔽工程先后施工次序,避免工序反复造成损失;
        2、结合模型进行设计的优化,避开二维设计盲区,针对复杂节点进行充分分析,解决工程实际问题
        3、优化设计流程,形成BIM与设计的互动,延续模型的生命周期
        4、解决错漏碰缺(管线与管线、管线与结构、结构与结构)
        3.3 BIM在项目各阶段的应用价值与切入时间分析
        结合本次建模,探讨各设计阶段BIM应用的可能性,应用的方式与切入的时间节点,BIM构建模型的深度。
        3.4 市政综合项目BIM建模的标准化
        结合该工程,摸索各专业的建模流程,分析专业之间配合方式,将BIM建模流程标准化,提高建模效率与实用性。
        4、软件平台选择、基础资料
        本次建模着重综合管廊、原水管道,市政给排水管道与道路工程的相互关系(K1+774~K9+425.2),便于施工组织并在施工之前解决错漏碰缺问题,施工过程中针对复杂节点进一步优化设计,避免窝工与索赔。
        本次建模软件全部采用Bentley公司软件,目的在于减少不同软件间的格式转换,尽量“一站式”解决建模问题,其中MicroStation为通用技术平台。
        4.1 建模软件
        航拍及点云处理:Acute 3D,Point Tools;
        道路建模:Power Civil China
        综合管廊节点建模:
                            主体结构:MicroStation
                            桥架、给排水、出线管道阀门:OpenPlant
                            管廊平纵:Power Civil China
        市政给排水、原水管道建模:Power Civil 下SUE板块
        水锤模拟及分析:HAMMER v8i
        节点渲染:LumenRT
        关键帧及路径动画:MicroStation
        Bentley软件更新较快,对于软件版本的选择,英文版的更稳定,不一定全部采用最新版,可以根据自身熟悉程度甄别性选择。
        4.2 参考书籍及资料
        1) 《MicroStation工程设计应用教程(表现篇)》
        2) 《MicroStation工程设计应用教程(制图篇)》
        3) 《AECOsim Building Designer协同设计管理指南》
        4) 《AECOsim Building Designer使用指南指南?设计篇》
        5) 《Bentley BIM解决方案应用流程》
        5、建模进度计划与模型标准
        (1)模型准备阶段(2016年11月18日~2016年11月30日)
        建模人员分析梳理施工图纸,保留必备资料,剔除冗余部分,多与设计人员沟通;熟悉建模软件,研习软件教程,规范建模流程,避免重复工作;如果条件具备,设计人对自身设计图纸建模更佳。 
        专业内考虑模型文件等级,图层控制、材质赋予及贴图;专业间设定文件保存版本,文件参考深度控制,尽量风格一致,便于管理与使用。
        (2)确定建模流程阶段(2016年12月1日~2017年1月31日)
        建模基于“由易到难,由点及面,由浅及深,由粗及细”的原则
        各专业建模切入点从标准段或较易处理节点开始,构建小范围的模型,摸索实现不同专业之间模型拼装,该阶段模型要求各专业模型“像”,对模型的精细程度及材质和显示方式等要求不高,起到“四梁八柱”的骨架作用。试拼装成功后,各专业模型深化构建,仍以小范围为主,模型构建的LOD加深,构配件尺寸及材质细化,重复前述拼装工作,对拼装后的模型进行“分合”分析,结合需求的表现形式,控制模型各专业的显示样式;根据展示内容控制参考文件的嵌套深度,反向控制文件等级;根据操作模型的速度及效率提出模型“轻量化”措施,使模型占容小(文件大小尽可能小),信息量大(保证模型足够信息量),实现灵活操作。
        该阶段较为重要,需要反复进行尝试,确定合适的工作方式和建模流程,为后续工作打好基础。
        (3)模型构建及组合阶段(2017年2月1日~2017年3月31日)
        选择合适的模型拼装框架,如图5.1~5.3所示,展示的是不同的拼装方式。结合自身建模经验,不推荐A方式,该方式在后续模型控制及渲染导入阶段存在较大的问题。
        拼装方式B与C可以根据自身需求选择,各有利弊。分析A与BC,明显的区别在于模型细分。
        结合第二阶段的试验结果,将各专业的建模范围扩大。
        节点比标准段耗费的精力要多,选择代表性节点建模,模型构建拼装完成后,与设计人员对接,一方面完善模型,另一方面设计人可以通过汇总各专业信息的模型研究设计是否有优化空间,建模与设计形成良性互动。
        结合第二阶段的建模流程,根据选定的模型框架,各专业完成本专业的模型。模型构建过程中,与设计人员同步推进,随时发现问题随时解决。
        对各专业模型进行总装,根据电脑处理能力选择合适的拼装范围或文件参考深度。同时需要考虑台式机处理能力与笔记本运行速度的差异,防止“台式机上跑得快,笔记本上转不动”的现象。
        Figure 5.1 模型拼装方式A
a.jpg

        Figure 5.2 模型拼装方式B
b.jpg

         Figure 5.3 模型拼装方式C
c.jpg

        (4)碰撞检测及设计调整阶段(2017年4月1日~2017年4月30日)
        该阶段为BIM与设计的互动阶段,也是本课题的重要内容。
        模型按区块分专业拼装完成后,分析碰撞检测的相关专业,为提高运行速度,控制参考文件的深度,卸载无关部分。
        碰撞检测内容:管道与管道,管道与管廊结构、管廊与给排水附属设施(检查井、阀门井、箱涵等)、管廊节点与道路结构层等,根据碰撞检测结果调整工程设计。
        对于设计的调整,可以分为两种类型,一种是BIM中直接调整,最后反馈到蓝图;另一种是在CAD中调整后,将数据导入BIM模型,重新进行碰撞检测。如果建模人员为设计师,建议采用第一种方式,给排水专业可以充分发挥SUE的优势,更为直观和便捷,同时高效实用。
        结合点云,分析道路放坡或者修建挡土墙后与周边的环境的关系,结合实际需求调整设计,充分发挥实景建模的作用。
        (5)渲染与动画制作阶段(2017年5月1日~2017年5月10日)
        前述各阶段完成后,进行施工动画的制作及模型的渲染。
        渲染内容包括综合管廊各类型节点(内部、外部、剖面、局部大样)、管廊与地下管网(给排水管网、管廊出线)、地下设施与道路(管廊、给排水管网与道路关系)。
        动画部分设定包括8部分:
        1) 包括航拍与点云相互转化,
        2) 综合管廊标准段建造,
        3) 管廊标志性节点内部漫游,
        4) 综合管廊与原水相对关系
        5) 综合管廊及出线与地下管网相对关系
        6) 管廊及出线、地下管网与周边环境相对关系
        7) 拟建道路与环境关系
        8) 各节点渲染图展示
        6、建模流程
        经整理,模型构建逻辑如图6.1所示,分析专业之间依托关系有助于分清建模工作的主次轻重,梳理模型的独立与关联性可以更好的进行工作任务的分配。
        Figure 6.1 模型搭建逻辑
逻辑关系.jpg

        以下操作中,DGN文件中参考CAD文件时,CAD文件均采用1:1比例,采用绝对坐标。
        6.1现状地膜的创建
        现状地模的构建需要地形图,选择软件可以采用Geopak Site,也可以采用PC。种子文件选择2D,将地形图以文件参考的方式加载。通过控制参考文件图层的方式进行有效信息的提取,视图内保留DGX、GCD、首曲线和计曲线等带有高程信息的图层。将上述图层拷贝到主文件,采用如下操作:选中元素,任务栏→3→1,随意选取基准点,点击enter锁定坐标轴,下方坐标系内输入距离0,完成复制。
        地模创建:任务栏→地形模型→按图形过滤器创建地形模型,弹出对话框,打开“地形过滤器管理器”,按相应提示进行操作,对地模命名并选择特征定义,完成地模的创建,进一步导出地模为DTM,用于后续其他模型的使用。
        地模创建成后,应进行反复检查,可能局部坐标点存在问题,可以找到相应坐标点,对比文字标注与实际高程,进行调整。
        另外一种创建地模的方式是利用点云数据,点云数据的生成可以借助航拍影响,使用之前应对数据进行处理,控制相应的图层与属性。由于点云数据量极其庞大,直接导入PC会导致宕机,提取部分数据即可完成模型的构建,在MS中加载点云,在点云对话窗口中调整点云密度并将文件另存为.xyz格式,点云密度为原来的万分之一即可,不同的项目类型可以通过反复控制来达到需要的精度。
        在PC中导入前述.xyz格式文件,创建地模,导出为DTM格式,为后续模型使用。
        相比较点云和测绘CAD图纸,随着设备及测绘技术的提升,未来采用倾斜技术创建实景模型会更多的应用于实际工程中,点云随着测量精度的提高其应用更加广泛。
        6.2 道路工程模型构建
        PC中选择合适的工作环境,种子选取2D,找到道路工程CAD图纸中“道路平面线位图”,该图包含道路平面的基本信息(交点编号、前后缓和曲线参数、桩号、半径及坐标等),将图纸参考到PC中。“平面几何”中建议采用“积木法”构建道路中心线,逐段道路构建时,连接直线段时建议采用“插入回旋线”。各线段构建完成,“积木法则创建路线”对话框中一定要定义线路名称并选择“特征定义”。
        纵剖面建议采用“按竖曲线单元创建纵断面”。纵剖面构建同样需要指定特征定义和线路名称,并将最终的纵剖线路赋予平面。
        平纵方案完成后,需要创建廊道。在Power InRoads (08.11.07.615)版本中可以直接将绘制好的横断面转换成模版。
        任务→廊道模型→创建廊道,弹出对话框,选择好前述廊道基线,对廊道名称命名并选择设计阶段,弹出对话框“根据横断面模板创建三维路面”,确定起终点,选择模版,创建廊道。此处应注意“设计阶段的选择”,阶段越初级,创建速度越快,建议刚开始采用低等级创建,检查有无问题,后期可以在属性框调整设计阶段。
        路廊是可以在没有现状地模的前提下创建的,但道路存在放坡以及挡土墙等,仍需要将地模导入。路廊创建完成后,将路廊导出为地模(DTM格式),用于雨水及污水的模型创建。
        前面提到的路廊采用了统一的横断面,实际上道路存在掉头及局部拓宽、公交站台以及平交路口,建议按照5.3中确定的拼装方式进行廊道创建与处理,可以大幅度提高处理效率。分区块分类型创建,然后整合为一。
        6.3 雨水管网模型构建
        工作环境选取:种子文件2D,用户选择SUE,项目选择Bentley-Utilities-Metric,界面选择Bentley-Civil。
        首先将6.2中的未来建成道路DTM文件导入并激活,雨水CAD图纸通过文件参考的形式导入主文件,平面图纸仅保留雨水口、雨水支管、雨水井以及雨水主干管图层。
        考虑到SUE内“资料库”并不完全与国内一致,需要自行定义雨水口(雨水口及篦子)、雨水井。具体定义方式参见7.2。
        将雨水支管及干管(仅需要这两种管道)复制到主文件中,将复制的管线转换为设计的管道。
关闭CAD文件参照,利用SUE的组件中“从图形中提取公共设施”功能,进行管道偏移高程、管材等因子的参数设定。
        打开文件参照,借助CAD底图选择主文件雨水口井,属性中调整井的类型为自定义的雨水口,选择干管上的井子,属性调整为自定义的井类;现阶段鸿业的雨水口布置更为快速便捷,且符合道路设定,因而SUE内雨水口选取的是支管的端点,很可能偏离道路边线,所以需要逐个调整SUE内雨水口的位置。
        选择井类及雨水口,根据底图调整井名称及编号;平面图选择管道,打开纵剖面图,根据雨水剖面CAD底图调整各管段的高程、管径以及管材。
        6.4 污水模型管网构建
        污水模型的操作类似6.3,仍建议将达模型拆分按区块建模。
        6.5 综合管廊模型构建
        由于综合管廊在平面上线形按照道路中心线进行偏移,为方便施工与计量,平面位置基本依托道路工程的桩号,所以构建综合管廊前需要有道路桩号,并将桩号(包括雨污水、原水、管廊内部中水给水及管廊节点)进行换算。
        首先PC内构建综合管廊的平纵方案,导出ALG,并在PC中创建各标准段;其次在MS内构建管廊节点主体框架,其次将管廊节点参考到管廊分装文件,按照桩号及高程进行定位;最后单独创建衔接标准段与节点的模型。
主体拼装完成后,进行管廊节点内部构建,建议将模型按内容拆分,后续通过文件参考装配。
        在标准段,各管线的布置位置相对于管廊基线是固定的,可以在PC中通过平纵alg的偏移及调整,确定各管道中心高程,之后根据桩号转换文件和管线平面CAD,在OpenPlant中完成各管道出线。
        6.6 原水工程模型构建
        原水管道基于道路中心线偏移一定距离,导入道路ALG,根据鸿业市政管线绘制剖面及管综结果构建原水管道高程,建议按照5.3中确定的架构进行建模,并非依据原水井类分段。
        原水管道建模的前提是CAD管网综合已经完成,数据导入HAMMER v8i进行水锤分析已经符合规范要求。
        构建出原水管道高程后,在SUE内直接转换为水管,由于软件设定的原因,管线放样可能为管内底、管中或管内顶,是需要进行设定。
        快速打开设定文件的底目录:
        菜单栏→元素→元素模版→文件→C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\dgnlib\SampleDrainageFeatureDefsMetric.dgnlib,PC会打开相应的文件。
        文件内打开项目浏览器→Civil标准→特征定义→Conduits,找到相应的管道,右键属性,在 “形状方向”选择管线衔接方式。
        6.7 航拍及点云处理
        由测绘分院进行处理,点云格式.las或.pod。
        6.8 箱涵模型构建
        箱涵模型主要在MS内完成,以CAD图纸为底图,结合7.3部分提示,在总装文件时控制平面位置和高程。
        6.9 模型组装
        各专业模型构建完成后,进行模型总装。
        模型总装根据不同的需求进行不同深度的装配,例如,根据5.5中的动画要求,节点部分需要有较为详细的展示;当展示管廊与地下管网时,管廊文件参考深度到管廊框架主体即可。这样的设定主要是为了更快速的达到预期的目的。根据需求做分门别类的组装,并通过参考设定各文件的视图样式。
        7、建模细节
        7.1 SUE内的特征定义
        由于诸多原因,SUE内井的类型及及他附属设施可能与设计人的构想有差异,可以通过自定义的方式创建新的类型,在后续模型操作中可以直接使用,同软件自带的其他井类一样便捷。
        首先找到图集或设计图纸,以某一个雨水口为例,雨水口在SUE中的对比为“CB#12”,打开6.6中的库文件,项目浏览器→Civil标准→特征定义→Drainage Nodes→CB#12,右键属性,弹出属性对话框,可以看出如下对应关系:
    Figure 7.1 映射关系
特征定义.jpg

        点击文件→元素→元素模板→Storm Sewer Nodes/Conduits Drainage,可以查看相应模版对应的激活单元,激活单元存储位置位于:C:\ProgramData\Bentley\PowerCivil V8i (SELECTseries 4)\WorkSpace\Projects\Examples\Bentley-Civil-Metric\cell\Sample Drainage FeatureDefs.cell
        意味着如果修改最后面的文件,前端就会反映相应的调整。
        打开前述cell,较为快捷的修改方式如下:制作上述三个激活单元以及CB#12文件副本,并进行相应的重命名,参照图集或者CAD图纸绘制井类,重新建立图7.1中的链接,完成雨水口的自定义。
        7.2 模版创建及导入
        Power InRoads (08.11.07.615)中,完成横断面的绘制。考虑到廊道是将横断面模版沿着中心线放样,有“点成线,线成面,面成体”的结果,绘制横断面时注意,如果现实中是实体,该部分断面应为多边形,如果是面,可以采用线。可以在InRoads中直接绘制横断面,也可以在CAD中按1:1比例绘制好后,以文件参考的形式合并到主文件中。
        选中横断面,以放样点为基准点,将断面移动到坐标原点(0,0),此时In Roads种子文件采用2D较为合适。
        选中横断面,以坐标原点为基准点进行缩放,比例控制为1mm替代1m。保持横断面选中,菜单栏→Applications→InRoads Group→Modeler→Create Template,弹出“Create Template”对话框,File→Import Template,弹出“Import Template from Graphics”对话框,对话框底部“Minimum Chord Length Of Curves Elements”中填入0.001或者更小的数值,这样可以加密点的数量,降低横断面失真率,其他选项可以默认。导入完成后,对模版进行命名,保存,然后将模版另存为:File→Save As ,模版文件会以itl的文件格式另存。
        在Power Civil China SS4版本中(08.11.09.845)中将模版导入,模型制作期间发现,如果要使用Inroads中创建的模板,最好将模版导入到创建廊道的软件模板库中使用。
        PC中导入模板:任务栏→廊道模型→创建横断面模版;弹出“创建横断面模版”对话框,工具→模板库管理器,弹出对话框,右侧导入itl文件,选择InRoads中创建的模版,拖拽到左侧模板库中,保存。
        完成导入工作后,在“创建横断面模版”中双击模板,进行横断面的各部分特征定义及名称修改,便于后续使用。
        7.3 模型比例、坐标系及拼装
        由于道路并非正南或正北,各专业模型构建完成后需要内部的拼装和总装,存在两种拼装方式:按照绝对坐标建模,直接拼装或者按照自定义方式建模,拼装时通过调整坐标和比例等参数完成拼装。
        以本工程为例,建议模型构建之初就采用1:1比例构建模型,该方式便于统一管理模型,对于部分不易表述或细节较多部位,采用保存视图的方式。
        结合6.1部分,除与道路alg相关部分采用绝对坐标系外,独立模型构建的坐标系采用自定义坐标系,自定义坐标系的使用原则是“高效实用,符合实际需求”,既要满足本模型的构建,又能满足拼装模型的快速接入。独立模型在建模时如果采用绝对坐标,由于该模型可能既存在平面角度又有纵向的倾斜,跟此相关的其他文件拼装时有较高的操作难度,精度及效率大打折扣。
        模型拼装阶段,以综合管廊节点为例,内部涉及因素较多(管道、支吊架、支墩、预留预埋、出线、管廊主体等),虽然节点类型多,但内部构成的多处存在一致性,根据需求,将支吊架、支墩、预埋件等单独做model,不同的节点根据工程设计进行拼装,文件参考时一定要勾选“保存相对路径”;由于部分模型采用的是自定义坐标系,在拼装时统一采用绝对坐标系,会出现参考文件“跑偏”的特点,需要进行平面位置及高程的调整,首先,激活锁选项勾选“ACS平面锁”及“ACS捕捉锁”,先调整平面位置,再进行高程的调整。
        高程的查询可以在软件中设定,菜单栏→设置→精确绘图→显示→勾选“显示坐标”,设定完成后,注意释放ACS平面锁及ACS捕捉锁,通过绘图工具从原点引出线,光标点会实时显示XYZ坐标。
        7.4 建模的化零为整与化整为零
        根据自身建模经验及在该项目中的尝试,强烈建议模型细分,将模型分专业按区块做到“化整为零”。软件的很多操作涉及到运算,单一模型涉及的范围越广、因素越多,计算需要耗费的资源越多,随之带来效率降低、资源占用的问题,模型的分拆可以大幅度提高处理效率,尤其对于PC中采用土木单元处理平交路口,SUE板块下调整给排水井的类型等,分拆并不会导致逻辑上的错误,MS平台的文件参考功能可以重新做到“化零为整”。
        模型如果不分拆处理还有另外的问题:文件损坏的风险。文件损坏可能导致大量数据无法再利用,分拆模型相当于均摊风险。
        7.5 PC中的操作
        由于PC中的平面方案可以采用平面线参数化或方案导入的方式,节省较多的时间,但是对于较长的线路,纵断面创建时存在工作量相对较大(手动输入参数较多),并且绘制的方案不能进行位移。
        在实际操作中,也存在较为高效的方式:将CAD中的道路纵剖面合并到主文件,也就是平面,并创建成线串,选中元素,ctrl+c实现复制,打开平面方案的纵剖面,右键粘贴,即可以进行位移,通过捕捉等操作,将线串确定在合适的位置上,在“纵面几何”中选择“创建土木规则特征”,即可快速完成纵剖面的方案导入。
        MS的部分功能也可以在纵剖面上得到体现,如果希望在纵剖面上加减点,任务→7→8(插入顶点)/9(删除顶点)。
        7.6 方案的导入与导出
        PC中绘制完成平纵方案后,应及时将方案导出(alg),该举具有重要意义,方案是文件的核心,如同横断面模板的itl文件、地模的DTM一样,只要alg、itl及dtm等文件在,模型文件损坏对工作进程带来的损失能降低很多。
        前述文件还有占容小内涵丰富安全稳定的特点,其次,alg文件可以完成多个方案的对比以及拼接,对于长距离的方案可以先分拆导出alg,后续再整合的方式进行管理。
        7.7 PC中的精确绘图
        Power Civil China中除了MS内置的精确绘图以外,还存在有土木精确绘图,而这两种方式是不能同时使用的,即便关闭土木精确绘图,仍然无法恢复锁轴等功能。
        恢复MS精确绘图,首先关闭土木精确绘图,其次点击“开关精确绘图”按钮(实心方框十字叉)两次,在绘图栏随意选取绘图命令进行绘制,尝试是否能够锁轴,如果不能,再点击一次“开关精确绘图”按钮,多尝试几次即可。
        7.8 动画
        设定路径时,应充分考虑总帧数与播放的关系,当总帧数及每秒帧数确定后,路径应尽可能平滑,镜头转换过度平缓。
        在MS中模拟建造过程,主要依靠关键帧,在使用不够娴熟的情况下,每设定一次关键帧,应从头视察一遍相应的效果,及时处理意料之外的状况,另外,关键帧中如果元素较多,容易造成机器卡顿。
        7.9 SUE内管道纵剖面查看
        SUE内如果希望看到多根管道的纵剖面,需要提前设定:菜单栏→工具→项目浏览器,弹出“项目浏览器设置”对话窗,将“公共设施模型”选项调整为“打开”。
        菜单栏→工具→项目导航→链接→项目浏览器,在弹出窗口中找到“地下公共设施”选项,右键“剖面图选项”,选择相应的管道,进行命名及查看。
        SUE的纵剖面可能存在这样的缺点,只能逐根管道调整高程,不能再多根管道的纵剖面内直接调整某根管道的高程。
        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经完成碰撞检测,为“准确”的模型。模型体量过大的情况下导入LumenRT容易成为“黑匣子”,因而需要控制拼装模型的体量。
        在渲染阶段,如果用CE版本展示V8i版本的模型,需要将V8i版本的材质拷贝到CE版本中,不然会丢材质;在模型导入LunmeRT时,CE版本比V8i版本具有更好的处理能力;LunmeRT可以做路径动画,但不能做关键帧动画,采用图层开关控制的方式会使模型展示阶段略显突兀,建议采用MS内的关键帧动画;当某一物体添加光源后,希望看到灯光显示效果,可以在MS内选择“视图显示样式”—“光滑    建模”,但应注意不要勾选“调整试图亮度”内的“默认光照”,另外MS内的灯光是无法导入到LunmeRT内的,但LunmeRT内可以自己添加光源,当模型内有较多光源时需要注意该问题;LunmeRT用于渲染,有着“傻瓜式”操作,非常便捷,但是MS内置的Luxology渲染更为强大,但操作也更为复杂,本次建模未对Luxology渲染进一步尝试。
        考虑到市政道路项目基本为隐蔽工程,在对渲染质量要求不高的情况下,在MicroStation内可以快速渲染模型,将模型赋予材质并控制灯光后,包括视角及剖切位置。
        菜单栏→实用工具→图像→保存,调整图像分辨率等设定点击确定即可完成图像保存。
        7.11 部分渲染图像展示
        Figure 7.2综合管廊出线与给排水管网相互关系
20-综合管廊出线与给排水管网相互关系(2).jpg

        Figure 7.3综合管廊特殊B型出线口K8+207
19-02-综合管廊特殊B型出线口K8_207.jpg

        Figure 7.4投料口A通行平台
06-02投料口A通行平台.jpg

        Figure 7.5投料口A剖面视图
06-10投料口A.jpg

        Figure 7.6管廊标准段面渲染
02-标准段(1).jpg

        Figure 7.7管廊标准段面实际建成
03-管廊标准段内部实景照片(1).jpg

        8、建模结果
        1、完成K1+774~K9+424.4范围内除桥梁外各专业完整的三维模型,并实现了总装。模型采用绝对坐标,模型比例1:1,可以逐类、逐段、逐层浏览,数据准确,信息可靠;
        2、模型较为清晰的反映各专业设计方案之间的关系,道路横纵断面准确,地下管线齐全,管廊节点与道路各结构层距离可准确计量;
        3、通过管线碰撞,进一步解决了专业会签后疏忽的小部分问题;
        4、根据总装模型,预判施工先后顺序,在施工组织与管理中进行了实际应用,起到工程辅助优化的作用;
        5、通过模型构建对各专业软件的功能进行表达,基本确定了建模流程,体验了不同的组装架构模型的可操作性与实用性;
        6、建模人员水平有所提升,软件应用范围得到扩大;
        7、在模型构建过程中,充分感受到协同工作的重要性,无论是建模还是设计,协同是避免“设计盲区”和“错漏碰缺”的重要手段;
        8、经渲染后的模型,达到所见即所得的水平,在渲染的基础上完成动画制作,详见附件“渲染成果”及“海榆东线综合管廊正式成果20170717”。
        9、创新与展望
        9.1 创新点
        1、借助海榆东线工程,在完全采用Bentley软件的前提下,完成建模工作,并提供动画素材及部分效果图。Bentley软件应用于市政综合项目BIM建模可行,一站式服务可以提供复杂项目的解决方案,在后续工作中,可以更多的应用到厂站及管网综合项目中;
        2、在实际施工的过程中,BIM针对复杂状况较快的提出解决方案,实现BIM与设计的互动,,同时对施工组织及管理起到了辅助作用;
        9.2 展望
        1、下一阶段在PC中进一步尝试管道出图操作,并尽可能符合设计院自身出图要求;
        2、仍然需要借助项目进一步规范建模流程、更高效的建模。建立或摸索一套符合自身要求的工作方式,发挥BIM作用;
        3、专业人才的缺乏是目前将BIM落地的短板,设计人员能熟练使用本专业BIM软件能更好地的改善工作流程; 
        4、BIM的实际用途并不仅仅局限于施工图纸完成以后建模,在设计的各阶段可以选择或尝试BIM的介入,逐渐积累经验,确定各阶段BIM的介入时间,应用深度,为项目BIM后续应用提供平稳的过渡;
        5、目前在市政管线方面,鸿业对于平纵出图及制图效率仍然远超BIM;但对于管网综合,BIM提供了更好的视角,在审核审定阶段效率更高,同时建模完成后,BIM解决问题的方式更能适应现场的需求;从软件操作角度分析,使用SUE构建地下管网效率相对较高,针对于变更,BIM有优势。针对复杂项目,可以采用鸿业与SUE互动的方式互补;
        6、对于建模人员配置和建模方式,应在后续项目应用中进一步探索,由于建模具有较强的“结果导向性”,对于工作的期望值或目标(设计、方案对比、结果展示、施工)决定了工作方式(单兵作战、多人组合、各专业协同),不同的情况下工作方式效率有所差异。其中协同作业作为重点应在后续BIM设计项目中做进一步的尝试和探索。