廣州市深層隧道排水系統(tǒng)——東濠涌試驗(yàn)段工程作為國內(nèi)深層隧道排水系統(tǒng)的首次工程實(shí)踐，目前正在順利實(shí)施中。本課題以東濠涌試驗(yàn)段工程為例，基于工程前期的設(shè)計(jì)資料，集成相關(guān)設(shè)計(jì)信息，建立起所有豎井模型、深隧主/支隧道模型和隧道管片模型等，并對(duì)各模型進(jìn)行總體裝配和拼接，形成完整的系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的三維可視化展示，為下階段BIM技術(shù)在東濠涌深隧工程設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維階段的應(yīng)用研究打下基礎(chǔ)；同時(shí)確立完整的深層隧道排水系統(tǒng)模型創(chuàng)建流程、構(gòu)件拆分和命名標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建可以在其他類似深隧工程中重復(fù)使用的構(gòu)件及設(shè)備族庫，為今后開展類似工程BIM建模和應(yīng)用做好技術(shù)儲(chǔ)備。

　　1 工程概況

　　東濠涌深層隧道試驗(yàn)段工程作為廣州市中心城區(qū)深層隧道排水系統(tǒng)規(guī)劃的6條分支隧道之一，主要建設(shè)內(nèi)容包括：外徑6 m的深層隧道約1.77 km，直徑3 m的新和浦涌排水管道約1.4 km，深隧入流豎井4座，分別為東風(fēng)路豎井（入流量31 m³/s）、中山三路豎井（入流量4.8 m³/s）、玉帶濠豎井（入流量4.8 m³/s）和沿江路豎井（入流量23 m³/s），排水泵站一座（排洪泵組48 m³/s、排空泵組3210 m³/h）。服務(wù)范圍為整個(gè)東濠涌流域范圍，總匯水面積1247 hm²。工程實(shí)施將提高東濠涌全流域截污系統(tǒng)的截流倍數(shù)，削減雨季合流污水和初期雨水溢流污染，提高流域干渠排水標(biāo)準(zhǔn)至P=10年。

　　2 BIM建模研究

　　2.1平臺(tái)選擇

　　Revit平臺(tái)是一個(gè)綜合的三維建模平臺(tái)，它包含Revit Architecture（建筑）、Revit Structure（結(jié)構(gòu)）、Revit MEP（水暖電設(shè)備）等專業(yè)模塊，可滿足本項(xiàng)目大部分專業(yè)建模要求。Revit平臺(tái)數(shù)據(jù)可以被Autodesk旗下多專業(yè)多平臺(tái)軟件所讀取利用，如3DMAX，Navisworks等模擬和渲染平臺(tái)�？紤]到Revit平臺(tái)使用較廣泛，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的AutoCAD平臺(tái)以及國內(nèi)其他的BIM應(yīng)用軟件兼容性好，在國內(nèi)有包括污水處理廠在內(nèi)的大量市政工程應(yīng)用實(shí)例，因此，選擇了Revit平臺(tái)作為BIM核心建模平臺(tái)。

　　此外，本課題后期展示軟件試用了可視化和仿真軟件如Navisworks、3dsMax、Lumion、Fuzor等。

　　2.2確立項(xiàng)目建模標(biāo)準(zhǔn)

　　通過分析項(xiàng)目特點(diǎn)和軟件的要求，并參考了《中國市政設(shè)計(jì)行業(yè)BIM實(shí)施指南（2015版）》，確定了項(xiàng)目的建模方法和流程，確定了統(tǒng)一的項(xiàng)目文檔管理方法、模型拆分及命名方法、項(xiàng)目協(xié)同方法以及模型深度要求等一系列項(xiàng)目實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，確保項(xiàng)目按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。

　　2.3協(xié)同方式

　　Revit軟件提供了兩種不同的協(xié)同方式：鏈接方式和工作集方式。其中，工作集方式適用于出現(xiàn)較多交叉銜接的同一具體項(xiàng)目的建模工作，鏈接方式則適用于協(xié)同要求不高的情況。

　　因此，在本項(xiàng)目中對(duì)于總體模型和各入流豎井模型采用了工作集方式進(jìn)行多專業(yè)協(xié)同，對(duì)每個(gè)入流豎井則根據(jù)專業(yè)復(fù)雜程度、人員分配情況采用了多種協(xié)同方式：模型簡單、專業(yè)內(nèi)容較少、一個(gè)人能完成各個(gè)專業(yè)建模的可以合并到一個(gè)模型文件上，模型完成后上傳到中心服務(wù)器；模型復(fù)雜、需要多人配合完成同一專業(yè)的（如排水泵站MEP模型）采用工作集方式；模型復(fù)雜程度適中、專業(yè)交叉較少的采用鏈接的方式。

　　2.4創(chuàng)建族、工作模板等基礎(chǔ)工作

　　本次建模過程根據(jù)設(shè)計(jì)需要?jiǎng)?chuàng)建了深隧相關(guān)的大量建筑及設(shè)備族庫，如各類大型閘門、格柵機(jī)、鋼格板、花紋鋼蓋板等，并盡可能實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，為下一階段的建模工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，族庫還可作為成果積累，重復(fù)用于今后的深層隧道項(xiàng)目中。

　　此外，根據(jù)東濠涌深隧項(xiàng)目的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)表達(dá)習(xí)慣，通過修改Revit軟件自帶的項(xiàng)目模板，確定和統(tǒng)一了軟件的基本參數(shù)設(shè)置、材質(zhì)設(shè)置、管線系統(tǒng)設(shè)置等，形成了適合本工程的建筑、結(jié)構(gòu)、MEP等各專業(yè)的項(xiàng)目模板，使不同建模人員所建模型能夠符合統(tǒng)一的要求。后期還將根據(jù)模型在項(xiàng)目各階段的應(yīng)用需求進(jìn)一步完善，如出圖標(biāo)準(zhǔn)、各類材料統(tǒng)計(jì)表樣式等。

 圖1  為本項(xiàng)目所建立的族和工作模板

　　2.5入流豎井建模

　　分別完成了東濠涌深隧工程的入流豎井和泵站建模，包括東風(fēng)路豎井、中山三路豎井、玉帶濠豎井、沿江路豎井、尾端提升泵站，包含建筑、結(jié)構(gòu)、工藝給排水、通風(fēng)、消防、電氣等主要設(shè)計(jì)專業(yè)。按照Revit軟件的功能特點(diǎn)，將建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)合并建模；工藝給排水、通風(fēng)、消防、電氣專業(yè)合并建模（簡稱MEP機(jī)電模型）。

圖2  各入流豎井三維模型

圖3   排水泵站建筑結(jié)構(gòu)模型三維剖切視圖

圖4   排水泵站MEP模型

圖5   模型設(shè)備信息的錄入和查詢

　　2.6主/支隧道建模

　　主隧道建模時(shí)探索了兩種不同方法。一種是先在AutoCAD的三維平臺(tái)進(jìn)行建模，之后簡化并轉(zhuǎn)換為Revit族文件在載入到項(xiàng)目文件中。采用這種方式建模優(yōu)點(diǎn)在于可以依據(jù)帶有平面位置和豎向標(biāo)高的設(shè)計(jì)線型快速生成空間曲線模型，并且可以將細(xì)節(jié)展現(xiàn)得較好，甚至可以將每環(huán)寬度為1.5 m、包含的6片盾構(gòu)管片的模型細(xì)節(jié)都建出來。但這種方式導(dǎo)致了模型細(xì)節(jié)過多，生成的族文件有上百兆，嚴(yán)重影響了模型整體運(yùn)行。

圖6   利用AutoCAD建立的主排水隧道模型（空間曲線，按管片劃分）

　　第二種方法采用Revit族編輯器放樣生成空間樣條曲線的方式進(jìn)行建模。放樣生成的模型為簡化模型，包含了隧道的總體尺寸、標(biāo)高、材質(zhì)等信息，但不包含管片模型等細(xì)節(jié)，生成的模型文件較小，基本可滿足總體模型的拼裝整合和后期總體應(yīng)用需求。

 圖7   利用Revit族編輯器建立的主隧道（上）和支隧道模型（下）

　　2.7模型的總裝拼接

　　在所有單體模型和主/支隧道模型建完后進(jìn)行了所有模型的總裝，通過鏈接的方式將所有豎井模型放到總體模型文件中，調(diào)整相應(yīng)位置和標(biāo)高，形成了項(xiàng)目總體模型。

圖8   完成總裝拼接后的總體模型

　　其中，玉帶濠豎井與主隧道銜接處、沿江路隧道與尾端豎井銜接處是模型銜接的難點(diǎn)：由于連通隧道和主隧道均帶有坡度，接口水平中心線不在一個(gè)平面上、銜接處也不是90°對(duì)接，因此在二維設(shè)計(jì)上只能給出平面示意圖，確定了豎直方向上中心線的位置，接口處難以詳細(xì)表達(dá)。具體建模中，采用了按相應(yīng)形狀新建空心族來剪切實(shí)體族的方式，實(shí)現(xiàn)了接口的完全貼合，體現(xiàn)了三維模型解決復(fù)雜空間問題的優(yōu)勢。

圖9   對(duì)模型交接處進(jìn)行剪切和拼裝

　　3 模型的校核與展示

　　3.1模型的校核

　　模型完成后需要進(jìn)行校核，主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行：（1）模型與圖紙的對(duì)比審查；（2）模型外觀審核；（3）模型信息審核。完成以上模型校核工作后，可繼續(xù)開展設(shè)計(jì)檢查工作，包括專業(yè)內(nèi)部、專業(yè)之間的碰撞檢查、設(shè)計(jì)規(guī)范符合性檢查、設(shè)計(jì)合理性檢查等，這些內(nèi)容對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)都有較高要求，主要以相關(guān)專業(yè)資深設(shè)計(jì)人員為主進(jìn)行。

圖10   試用后期虛擬現(xiàn)實(shí)軟件Fuzor進(jìn)行模型的三維可視化校核

　　3.2模型的三維可視化展示

　　模型建成后需要對(duì)成果進(jìn)行全方位的查看，本課題試用了BIM后期展示軟件Lumion對(duì)東濠涌深隧總體模型和部分豎井模型制作了內(nèi)外部漫游視頻進(jìn)行虛擬查看，生成的動(dòng)畫視頻文件也可以作為后期項(xiàng)目展示時(shí)使用。Lumion軟件對(duì)于Revit模型的銜接較好，有專門的接口插件可以從Revit模型導(dǎo)出到Lumion上；后期動(dòng)畫制作過程簡單易行，不需要對(duì)視頻制作技術(shù)有很高的要求，渲染效果好、效率較高，對(duì)硬件要求低，一般設(shè)計(jì)人即可掌握，適合用于本項(xiàng)目的后期展示。

圖11   東濠涌深隧項(xiàng)目虛擬漫游視頻截圖

　　除此之外，還可以用第一人稱視角模擬行人在項(xiàng)目內(nèi)部漫游，便于項(xiàng)目相關(guān)方對(duì)設(shè)計(jì)成果的各項(xiàng)細(xì)節(jié)進(jìn)行虛擬查看，提前發(fā)現(xiàn)問題。

圖13   豎井內(nèi)部虛擬漫游視頻截圖

　　4 結(jié)語

　�。�1）現(xiàn)有的建模軟件還存在一些問題影響建模深度和工作效率，希望日后能有所改進(jìn)。

　�。�2）制定完善的項(xiàng)目建模標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格執(zhí)行對(duì)于模型的質(zhì)量和建模效率至關(guān)重要。

　�。�3）建模不是會(huì)簡單使用BIM軟件就能完成，應(yīng)盡可能由具有一定專業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的人員參與相應(yīng)專業(yè)的建模工作。