基于BIM技术对市政地下管网的优化设计.docx

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基于BIM技术对市政地下管网的优化设计

基于BIM技术对市政地下管网的优化

摘要

为提高城市污水管网的收水能力，目前国家正致力于改造传统雨污混合流为雨污分流制并实现城市化，在实施过程中由于原污水管道的结构复杂及质量低下，在改造过程中极易因路面开挖、管线布置失误等导致管道堵塞而造成二次甚至多次开挖，影响工程进度。

BIM技术应用主要集中在建筑设计领域，通过对工程的3D建模，建造出三维的信息化模型，使市政管网建设或改造的设计表达更立体直观，工程量统计更准确，并可以对模型进行施工模拟及工程全生命周期管理，直接反应出该工程设计上出现的问题然后做出改进，提高工程质量。

关键词：

地下管网；BIM

Abstract

Inordertodevelopthecapacityofthewatercollectionpipenetworkwhichismissinginthecity,thetraditionalmixedwatersystemhasnowbeentransformedintowaterwaterwaterandurbanizationsystem.Duetothereasonsofwaterquality,tension,wrongwater,etc.,theoriginalwaterpipesareundergoingwaterqualitytransformation.Theremaybemoreormoreexcusestoinfluencethedevelopmentoftheproject.

BIMTechnologyisusuallyusedinarchitecturaldesign.Thisprojectestablishesathree-dimensionalinformationmodel.Whendesigningorchangingtheurbannetwork,itcangiveavisualdisplayandmoreaccuratestatisticaldatadevelopmentofprocesssections.

Keywords:

Undergroundpipenetwork；BIM

第一章引言

随着我国城市快速的发展及城市人口数量急剧的增加,水污染的问题也越发严重,因此城市污水处理专业能力的培养和提升也就显得尤为重要。

据住建部于网上发布的《城市建设统计年鉴》数据可知,2011年至2017年城市污水日处理能力从11303万立方米增加到15743万立方米,污水处理厂座数从1588座增加到2209座。

然而,缓解城市水污染严重问题的根本关键是要从城市污水共同排放的源头上得到解决,除了政府要在对水资源管理上的监督、政策法规上加大力度,还要有关部门结合我国城市自身实际规划好城市排水系统和管道的整体建设。

由于过往的中国老城区的排水系统均为城市合流制,即城市雨水以及污水共同通过管道排放,是其导致城市水污染以及城市污水处理系统效率低的重要原因,21世纪的城市排水系统和管道综合处理系统不仅要有具备截污、防洪、排涝的综合利用能力,还要求具有防止严重的城市水污染、雨水以及污水共同循环处理利用的综合能力,因此城市合流制的排水系统设计和管道改造（包括分流、截流）无疑是预防和缓解城市水污染的重要关键。

为了改善和全面提高小区和城市环境的质量,建设和美家园,目前许多地区和城市已经都开始了实施小区排水系统和雨污综合分流系统改造的工程,通过项目实证城市排水雨污处理管网的建设、小区排水支管的到户,对现有的市政小区排水管网和小区排水管理行为进行全面的清理和严格规范,实现了雨污综合分流,建立长效的管理机制。

第二章雨污分流

2.1雨污分流介绍

雨污分流即从原来的雨水污水合并排放改为雨水和污水各用单独的一条排水系统分别排放到市政污水管道和市政雨水管道中，有利于雨水的重复利用和提高污水的收集率和处理效率，降低污水排放不规范导致城市地下管道的污染，改善城市水环境。

上述分流方案有利于雨水的重复利用和提高污水的收集率和处理效率，降低污水排放不规范导致城市地下管道的污染，减少了以往雨水与污水一同进入污水处理厂导致处理效率低下，如今提高纯污水率，保证了污水处理厂的处理效率，减少了处理成本，对城市的生态保护起到了关键性的作用；雨水流入地表水体后可重复利用，如用于洒水车、绿化喷淋系统等，是目前除了设计和建造城市污水处理厂外提高城市污水的收集率、处理率的重要技术方法之一。

2.2雨污分流（分流制）的主要优势

2.2.1基于雨污分流的介绍可知，排入污水处理厂的雨水含量相较于合流制而言大大减少了，对于污水处理厂来说，其处理的水量相应减少，从而提高了污水的处理效率，也减轻了处理成本与负担，确保了从多方面满足国家要求的处理效果。

2.2.2雨水的污染较污水轻，分流后经雨水系统排入城市河流的过程中，在雨水系统里会不断的产生沉淀，去除泥沙等无机颗粒，最后流入城市河流，在河流内再次沉淀后可用于绿化和道路冲洗等，可以大幅度的提高城市地表水的合理使用和经济效益。

污水可以直接排入城市污水的处理管网,并通过城市污水处理厂进行处理,实现城市污水的再生回用。

[1]

2.2.3怎样才能对工业废水分期进行有效的处理：

如果结合目前的现状情况来看,工业废水在其组成和成分上通常比较复杂,若将这部分的污水与其他雨水处理厂混合在一起进行后续的处理和排放,那么整个污水处理厂自身的污水处理任务量自然也就会随之有所大幅度的上升,具体的污水处理工作效果也难以得到保证,最终必然会导致进行污水处理所需要的大量人力物力和成本上升。

同时也可以分期建设方式进行管道系统修建,便于管理。

在整体的排水管道系统分期建设的过程中,由于需要进行雨水处理和排放的管道与其他污水处理排放的管道系统是完全可以分隔开的,因此,建设的单位自然可以合理地选择分期进行建设的手段和方式来有效地完成这一管理体系的分期构建,这样的分期建设的模式不但分期建设能够更好地达到了节约时间和投资的最大效果,同时也更好地便于其他相关建设单位的完成其管理工作,进而也确保了整体的排水管道系统的高效安全运转。

2.3雨污分流管网在建设中存在的缺陷

2.3.1规划设计阶段：

常规的规划设计中，通过二维平面图所表达出的内容如空间结构，容易在实际工作中产生较大的冲突，主要包括以下两个方面：

1、管线设计上交叉部分造成冲突的问题：

至今综合市政道路实际情况进行的市政管线设计是主要针对管线的横断面、平面布置及交叉口布置等二维层面上传统要点的内容，其无法完整表达整体道路的信息，不能直观体现管线布置空间上的连续性，因而对图纸解读市政管线的全貌具备一定难度，也就很难全面整体分析设计的合理性，也会耽误对管线交叉产生冲突部分的发现，管线之间的冲突问题会延误工程的进度，必须即时改善。

2、标高交会处碰撞的问题：

“控制高程”标注目前仍广泛应用于传统的大型市政建筑专业管线工程设计中各管线交会处，即各管线相交时候竖向上要求标注“极值”标高。

因其只是选择标高区间中交会处能接受的最高极值或最低极值，所以完全依靠“控制高程”在施工中难以令专业管线安置精确，有时甚至会产生在某一交汇处的标高虽然满足“控制高程”但另一处发生“碰撞”的情形。

2.3.2建设施工阶段：

由于传统的市政管线综合是在各专业的管线未完成施工前将其设计资料和图纸进行汇总后送到市政管线的综合专业,由市政管线综合专业对各个专业的管线项目进行设计和总体规划后直接进入施工设计阶段[2],如果工程中没有三维立体的市政管线综合专业设计手段,后期项目在施工过程中遇到各种管线的冲突问题势必会直接造成其设计变更和导致工程返工。

从规划的第一阶段施工到市政管线综合这一阶段的运营管理问题一旦遗留到后期的施工阶段，后患多许，因为施工的基础是设计图纸，第一步的设计中缺乏实用性与科学性，工程的质量管理方案无法切实地制定，工程质量与工期进度也无从保证，并且施工期间会发生二次甚至多次的市政道路开挖进行维修，如此一来就严重浪费资源与影响居民的生活出行。

在有限的地下空间中各种专业的管线交互密布还可能会对工程项目下一阶段的运营和管理带来一定的隐患。

2.3.3运营管理阶段：

在后期的市场运营和项目管理的进行过程中,新增的典型管线和其他待定期进行检修的典型管线都很有可能同时需要二次干线综合挖掘开挖,如果非典类目标典型管线的二次综合挖掘开挖管道布置不合理,很容易就可能会直接造成在二次干线综合挖掘开挖的进行过程中对非典型目标干线管道的严重技术损坏和重大经济上的影响。

在我国目标运输管道管线传统的施工养护以及运营过程管理中,抢修和施工维护目标管线出现需要二次施工开挖的巨大样洞,管线的施工定位差和错误率高,造成了目标管线磨损破裂等的重大社会和其他经济利益影响，一旦出现爆管等应急情况时,由于管线管理缺乏有效的数据和可视化的平台,会对管线管理决策的判断和执行带来很大的障碍;目前传统的养护工程管理的技术手段仍然主要处于传统的人工检测地下排水和触摸地下管线的技术阶段。

2.4需求分析

传统雨污分流规划设计以及施工建设几乎都是基于CAD平台进行的，在这样的一个二维环境下，设计图纸无法对整体进行全面描述，只能对某一截面信息进行局部描述，缺乏了连续性和整体性，常常会因某处的修改引起一系列的连锁反应，影响整个规划设计的周期，且只能对施工流程进行预估，无法确定施工过程中是否会出现管路冲突等因设计缺陷导致的问题，整体效率低下。

第三章BIM技术及工程应用

3.1BIM简介

BIM技术即三维的信息处理技术模型,它不是单单指某一设计程序或某个软件,而是一个过程和的理念。

BIM技术将一个工程项目中不同的三维专业信息划分出来成为不同的三维信息区域，每个区域通过特定的三维信息软件技术将不同的信息数据进行三维化呈现，并且信息数据与三维模型存在着对应关系，建造出不同的可处理的专业模型，即使工程拥有健全的数据库，模型具备独立性，所以数据能够串联相关。

BIM技术的特点就是模型中涵盖了所有与工程相联系的数字信息，不同专业部门利用同样的模型传递信息，保证了数据传递的效率与精度。

不同部门的专业工作人员可以通过网络便捷地参与到市政管线工程中建设中的设计、决策、施工、运营等不同阶段，期间收集到的数据协调统一统计在BIM技术中，建立完善的工程模型，因地制宜地完成管理方案。

3.2BIM技术的特点

3.2.1可视化性

BIM能够给予工程完工后的效果图，能够精准地呈现数据与实体之间对应的情况，把在工程不同构件中的互动性传递得一览无遗。

在三维的可视化模型当中，建筑信息都是健全并且直观的，相关人员能够根据自身专业程度对项目的安排进行更有目的性的讨论，比如通过图形能够及时发现设计时候的诟病并即时修改。

3.2.2协调性

BIM的协调性主要是体现在三维的信息处理模型中,它可以在复杂的工程前期对各个工程专业之间的技术碰撞和问题可以进行针对性的检测和分析协调并自动生成相应的数据。

施工的模拟性体现在BIM可以自动模拟实际的施工,从而可以确定合理的实际施工解决方案。

3.2.3优化性

自身开发软件提供的强大系统优化功能以及配套的各种优化项目管理工具使得对复杂项目的系统进行优化和开发提供了更多的可能。

3.2.4可出图性

在直观可见的情况下明确了工程项目的主体以后，能够为有需要的业主及时提供工程的图纸；在不利用BIM技术进行的工程施工，管线发生碰撞等问题的发现往往是在施工过程中发现的，会浪费时间与材料。

现今随着BIM碰撞检测技术应用的日益广泛，设计人员可以利用此功能对管线排布进行检测，以此在避免资源浪费的前提下修正偏差，这种节约成本的做法甲方是乐意的，除此之外，甲方还会注意三维管线模型