改扩建工程中基于BIM的地下管道改迁规划方法与流程

改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法
技术领域
1.本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法。


背景技术：

2.bim(building information modeling)是指以建筑工程项目的各项相关信息数据为基础，建立建筑模型，并通过数字信息仿真模拟建筑物的真实信息。bim技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。作为一种数据化工具，bim技术应用于工程设计、建造管理，实现了全生命周期的信息共享和传递，为项目参与方提供协同工作的基础，对提高生产效率、节约成本和缩短工期发挥着重要作用。
3.在实际建设项目中，例如桥梁、道路和铁路施工段的地下管网非常复杂，包含军用光缆、给水管道、电力、电信管道、燃气管道等，这给管道迁改带来了巨大的难度，影响了项目改造或扩建施工进度。然而，通过bim可视化设计，可以直观了解错综复杂的地下管线布置情况，快速找出管道改迁的最佳方案，减少返工，提高工作效率。此外，bim技术还可以对管道的运行和维护提供支持，以保障管道的安全性和可靠性，从而为整个项目的成功提供可靠的保障。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提出了一种改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，采用本发明方法可获得科学合理、可视化的管道改迁方案，且通过分析比较不同迁改方案下的管道改迁便利性、经济性，最终可筛选出较优的管道改迁方案，并生成施工现场三维模型和施工图指导现场施工，从而达到节约施工成本及缩短施工工期的目的。
5.本发明通过下述技术方案实现。
6.改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其特征在于包括如下步骤：
7.s1、对改扩建工程中施工段及周围场地进行测绘；
8.s2、利用步骤s1测绘得到的数据生成施工现场三维实景模型；
9.s3、查找原始地下管道修建数据，在施工现场三维实景模型中建立原始地下管道模型，确保原始地下管道模型与实际现状管道的高程和位置一致；
10.s4、在施工现场三维实景模型中创建改扩建工程模型；
11.s5、在创建有原始地下管道模型及改扩建工程模型的施工现场三维实景模型中按不同方案进行管道改迁布置，从而生成管道改迁方案不同的若干个施工现场三维模型，之后筛选出管道改迁方案较优的施工现场三维模型；
12.s6、将步骤s5获得的管道改迁方案较优的施工现场三维模型生成施工图指导现场施工。
13.作为具体技术方案，所述步骤s1中，通过无人机倾斜摄影对桥梁施工段及周围场地进行测绘。
14.作为具体技术方案，所述步骤s2具体为，利用步骤s1获得的无人机倾斜摄影数据导入建模软件，进行空中三角测量计算，生成点云并加密为密集点云，构成三角网格模型，最后结合倾斜影像中的像素信息生成富有纹理的施工现场三维实景模型。
15.作为具体技术方案，所述步骤s3中，在施工现场三维实景模型中建立原始地下管道模型的方法为，导出步骤s2中施工现场三维实景模型的点云数据文件，在revit软件中插入上述点云数据文件，以完成施工现场三维实景模型的导入，然后将采集的地下管道修建数据转化为数字模型，之后在施工现场三维实景模型的基础上创建原始地下管道模型。
16.作为具体技术方案，所述原始地下管道修建数据包括管道类型、管道位置、管道长度、管道埋深、管道管径和管道材质的数据。
17.作为具体技术方案，所述管道类型包括给水管道，军用光缆，电力管道，电信管道和燃气管道。
18.作为具体技术方案，所述步骤s5中，管道改迁布置的方法具体为，即先分析改扩建工程模型中施工段与原始地下管道模型中管道的空间位置，之后通过navisworks软件进行碰撞检查分析，计算出原始地下管道中与施工段存在空间碰撞的管道，并将其标识为需改迁管道；之后再分析施工现场三维模型中既有障碍物的空间位置，根据既有障碍物和改扩建工程模型中施工段的空间位置，在施工现场三维模型中对需改迁管道按不同方案进行改迁使其避让既有障碍物和桥梁施工段，从而生成管道改迁方案不同的若干个施工现场三维模型。
19.作为具体技术方案，在施工现场三维模型中对需改迁管道按不同方案进行改迁时，对给水管道、军用光缆作永久改迁，对电力管道、电信管道和燃气管道作临时改迁。
20.作为具体技术方案，所述步骤s5中，筛选出管道改迁方案较优的施工现场三维模型的具体方法为，通过对管道改迁长度，改迁施工难度，清理障碍物成本，及施工人员和工期投入进行经济效益分析，以筛选较优的管道改迁方案。
21.作为具体技术方案，所述改扩建工程包括桥梁、道路和铁路的改扩建工程。
22.本发明有益效果：
23.1)本发明方法利用无人机倾斜摄影技术生成施工现场三维实景模型，在施工现场三维实景模型中创建原始地下管道模型和改扩建工程模型，并以此对地下管道、改扩建工程中的施工段和既有障碍物，使需要改迁的地下管道的避让既有障碍物和改扩建工程模型中的施工段，从而可得到科学合理、可视化的管道改迁方案；同时，本发明通过分析比较不同迁改方案下的管道改迁便利性和经济性，最终可筛选出较优的管道改迁方案，并生成施工现场三维模型和施工图指导现场施工，从而有利于节约管道改迁的施工成本和缩短管道改迁的施工工期。
24.2)本发明利用无人机倾斜摄影技术对施工场区进行测量生成带有地理坐标信息的点云模型，可大幅提高测量效率；本发明通过bim模型对管道改迁进行设计，更能直观了解错综复杂的地下管线布置情况，从而可便于改迁方案的布置和进行方案对比；本发明通过模拟分析进行方案优化，有效规避不合理的设计而导致的返工，提高了施工效率，缩短工期，降低建造成本；另外，本发明可通过生成的施工现场三维模型进行管道维护管理，包括管道维护计划、管道修复计划等，以及管道运营的监控和管理，从而降低后期管道维护管理的成本和提高维护效率。
附图说明
25.图1为本发明改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法的流程图；
26.图2为利用本发明方法对a桥梁改建工程中的地下管道进行改迁规划时的施工现场三维模型图；
27.图3为利用本发明方法对a桥梁改建工程中的地下管道进行改迁规划时的施工图。
具体实施方式
28.下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明，需要指出的是，以下实施方式仅是以例举的形式对本发明所做的解释性说明，但本发明的保护范围并不仅限于此，所有本领域技术人员以本发明的精神对本发明做的等效的替换均落入本发明的保护范围。
29.实施例1
30.改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其包括如下步骤：
31.s1、通过无人机倾斜摄影对改扩建工程中施工段及周围场地进行测绘；
32.s2、利用步骤s1获得的具有一定重叠度的无人机倾斜摄影数据导入建模软件，计算机中的图形处理gpu会结合像片所包含的pos信息自动进行空中三角测量计算，生成点云并加密为密集点云，构成三角网格模型，最后结合倾斜影像中的像素信息生成富有纹理的施工现场三维实景模型；
33.s3、采集原始地下管道修建数据，在施工现场三维实景模型中建立原始地下管道模型，具体方法为，先导出步骤s2中施工现场三维实景模型的点云数据文件，然后在revit软件中插入上述点云数据文件，以完成施工现场三维实景模型的导入，然后将采集的地下管道修建数据转化为数字模型，之后在施工现场三维实景模型的基础上创建原始地下管道模型，确保原始地下管道模型与实际现状管道的高程和位置一致；其中，所述原始地下管道修建数据包括管道类型、管道位置、管道长度、管道埋深、管道管径和管道材质的数据；所述管道类型包括给水管道，军用光缆，电力管道，电信管道和燃气管道；
34.s4、在施工现场三维实景模型中创建改扩建工程模型；
35.s5、在创建有原始地下管道模型及改扩建工程模型的施工现场三维实景模型中按不同方案进行管道改迁布置，即先分析改扩建工程模型中施工段与原始地下管道模型中管道的空间位置，通过navisworks软件进行碰撞检查分析，计算出原始地下管道中与施工段存在空间碰撞的管道，并将其标识为需改迁管道；然后再运用navisworks软件进行漫游模拟，以确定施工现场三维模型中既有障碍物的空间位置，并对其进行位置标记；之后根据既有障碍物和改扩建工程模型中施工段的空间位置，在施工现场三维模型中对需改迁管道按不同方案进行改迁使其避让既有障碍物和改扩建工程模型中施工段，从而生成管道改迁方案不同的若干个施工现场三维模型，最后对管道改迁长度，改迁施工难度，清理障碍物成本，及施工人员和工期投入进行经济效益分析，筛选出资金成本投入较少、施工难度较低的较优管道改迁方案作为施工现场三维模型；其中，在施工现场三维模型中对需改迁管道按不同方案进行改迁时，对给水管道、军用光缆作永久改迁，对电力管道、电信管道和燃气管道作临时改迁；图1示出了利用本发明方法对a桥梁改建工程中的地下管道进行改迁规划时的施工现场三维模型图；
36.s6、将步骤s5获得的管道改迁方案较优的施工现场三维模型生成施工图指导现场
施工；图2示出了利用本发明方法对a桥梁改建工程中的地下管道进行改迁规划时的施工图。

技术特征：
1.改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其特征在于包括如下步骤：s1、对改扩建工程中施工段及周围场地进行测绘；s2、利用步骤s1测绘得到的数据生成施工现场三维实景模型；s3、采集原始地下管道修建数据，在施工现场三维实景模型中建立原始地下管道模型，确保原始地下管道模型与实际现状管道的高程和位置一致；s4、在施工现场三维实景模型中创建改扩建工程模型；s5、在创建有原始地下管道模型及改扩建工程模型的施工现场三维实景模型中按不同方案进行管道改迁布置，从而生成管道改迁方案不同的若干个施工现场三维模型，之后筛选出管道改迁方案较优的施工现场三维模型；s6、将步骤s5获得的管道改迁方案较优的施工现场三维模型生成施工图指导现场施工。2.如权利要求1所述的改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其特征在于，所述步骤s1中，通过无人机倾斜摄影对改扩建工程中施工段及周围场地进行测绘。3.如权利要求2所述的改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其特征在于，所述步骤s2具体为，利用步骤s1获得的无人机倾斜摄影数据导入建模软件，进行空中三角测量计算，生成点云并加密为密集点云，构成三角网格模型，最后结合倾斜影像中的像素信息生成富有纹理的施工现场三维实景模型。4.如权利要求3所述的改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其特征在于，所述步骤s3中，在施工现场三维实景模型中建立原始地下管道模型的方法为，导出步骤s2中施工现场三维实景模型的点云数据文件，在revit软件中插入上述点云数据文件，以完成施工现场三维实景模型的导入，然后将采集的地下管道修建数据转化为数字模型，之后在施工现场三维实景模型的基础上创建原始地下管道模型。5.如权利要求4所述的改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其特征在于，所述原始地下管道修建数据包括管道类型、管道位置、管道长度、管道埋深、管道管径和管道材质的数据。6.如权利要求5所述的改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其特征在于，所述管道类型包括给水管道，军用光缆，电力管道，电信管道和燃气管道。7.如权利要求4所述的改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其特征在于，所述步骤s5中，管道改迁布置的方法具体为，即先分析改扩建工程模型中施工段与原始地下管道模型中管道的空间位置，之后计算出原始地下管道中与施工段存在空间碰撞的管道，并将其标识为需改迁管道；之后再分析施工现场三维模型中即有障碍物的空间位置，根据即有障碍物和改扩建工程模型中施工段的空间位置，在施工现场三维模型中对需改迁管道按不同方案进行改迁使其避让即有障碍物和改扩建工程模型中的施工段，从而生成管道改迁方案不同的若干个施工现场三维模型。8.如权利要求7所述的改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其特征在于，在施工现场三维模型中对需改迁管道按不同方案进行改迁时，对给水管道、军用光缆作永久改迁，对电力管道、电信管道和燃气管道作临时改迁。9.如权利要求1所述的改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其特征在于，所述步骤s5中，筛选出管道改迁方案较优的施工现场三维模型的具体方法为，通过对管道
改迁长度，改迁施工难度，清理障碍物成本，及施工人员和工期投入进行经济效益分析，以筛选较优的管道改迁方案。10.如权利要求1～9任一所述的改扩建工程中基于bim的地下管道改迁规划方法，其特征在于，所述改扩建工程包括桥梁、道路和铁路的改扩建工程。

技术总结
本发明提供了一种改扩建工程中基于BIM的地下管道改迁规划方法，其包括如下步骤：S1、对改扩建工程中施工段及周围场地进行测绘；S2、利用测绘得到的数据生成施工现场三维实景模型；S3、查找原始地下管道修建数据，在施工现场三维实景模型中建立原始地下管道模型，确保原始地下管道模型与实际现状管道的高程和位置一致；S4、在施工现场三维实景模型中创建改扩建工程模型；S5、在施工现场三维实景模型中按不同方案进行管道改迁布置，从而生成管道改迁方案不同的若干个施工现场三维模型，之后筛选出管道改迁方案较优的施工现场三维模型；S6、将施工现场三维模型生成施工图指导现场施工。采用本发明方法可筛选出较优的管道改迁方案，并生成施工现场三维模型和施工图指导现场施工，从而达到节约施工成本及缩短施工工期的目的。的。的。


技术研发人员：许静宜 彭丹 邓永跃 康文江 朱文 覃仕晚 谢章莺
受保护的技术使用者：中建五局土木工程有限公司
技术研发日：2023.05.14
技术公布日：2023/8/6