基于BIM技術(shù)的運(yùn)河航道整治工程實(shí)踐研究

朱文博

摘 要：在運(yùn)河航道整治工程中，BIM技術(shù)的出現(xiàn)可以顯著提升整個工程項(xiàng)目的施工效果，具有深遠(yuǎn)影響。在本次研究中，本文將采用實(shí)例分析法，結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)例，分析了BIM技術(shù)的應(yīng)用路徑及其技術(shù)要點(diǎn)，希望為類似項(xiàng)目提供支持。

關(guān)鍵詞：運(yùn)河航道;BIM技術(shù);整治工程

中圖分類號：U61? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）10-0065-02

當(dāng)前社會快速發(fā)展使市場對航運(yùn)的需求不斷提高，為了能夠適應(yīng)社會的這種需求，做好運(yùn)河航道的整治成為各地區(qū)關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，BIM三維建模技術(shù)因?yàn)榫哂锌梢暬约皡f(xié)同管理的優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)河航道整治中發(fā)揮著重要作用，是提高河道整治效果的關(guān)鍵，值得關(guān)注。

1 工程項(xiàng)目簡介

某運(yùn)河的整治全長為5.39km，主要建設(shè)內(nèi)容包括新建護(hù)岸、水下方的疏浚以及水上方開挖等，為了更好地適應(yīng)當(dāng)?shù)匚磥砗竭\(yùn)發(fā)展要求，該項(xiàng)目中新建護(hù)岸結(jié)構(gòu)為樁基承臺式護(hù)岸、格賓護(hù)岸為主，但是在整個工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槭┕^(qū)域河道走向的特殊性以及地質(zhì)條件的影響，整個場地的施工區(qū)域分散且存在不同的護(hù)岸類型，尤其是斷面過渡段結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，導(dǎo)致整個整治工程面臨較大的難度，這對整個工程項(xiàng)目的開展產(chǎn)生不良影響。為了能夠進(jìn)一步提高該項(xiàng)目的河道整治效果，相關(guān)技術(shù)人員決定采用BIM技術(shù)。

2 BIM技術(shù)在河道整治中的應(yīng)用

2.1地形曲面的構(gòu)建

在該項(xiàng)目中，因?yàn)轫?xiàng)目所在地的地形條件復(fù)雜并且普遍為帶狀分布的模式，臨近存在大量的待勘測區(qū)域，在常規(guī)的技術(shù)手段下，施工圖紙平面并不能完整的展示項(xiàng)目地形特征，對整個項(xiàng)目的開展產(chǎn)生直接影響。針對該問題，技術(shù)人員利用BIM技術(shù)的Civil軟件對項(xiàng)目所在地的地形進(jìn)行處理，在采集測繪文件的資料后，將其中的關(guān)鍵地形以及航道資料轉(zhuǎn)變?yōu)槿S數(shù)據(jù)，最終形成了三維曲面，形成三維實(shí)體，確保工程項(xiàng)目的地形可以清晰的展示在全體人員面前[1]。

針對該要求，該項(xiàng)目技術(shù)人員通過RTK以及全站儀等設(shè)備對項(xiàng)目所在區(qū)域的地形資料進(jìn)行全面探查，將探查資料上傳到Civil軟件中之后通過三角網(wǎng)曲面算法形成工程地形曲面結(jié)構(gòu)圖，之后根據(jù)已經(jīng)采集的等高線、高程點(diǎn)、地面水系等修正曲面，這種方法顯著提高了其中的數(shù)據(jù)精度，并將三維曲面轉(zhuǎn)變?yōu)槿S實(shí)體結(jié)構(gòu)，這種方法基本構(gòu)建了運(yùn)河航道工程的骨架框架結(jié)構(gòu)，為下一階段的模型搭建等提供了必要的支持。

2.2三維航道的建模

因?yàn)楸卷?xiàng)目涉及水下疏浚以及航道整治的項(xiàng)目，再加之護(hù)岸數(shù)量多且在河道兩側(cè)位置交替分布，部分護(hù)岸也需要考慮到傳播停泊的要求，因此整個項(xiàng)目中必須要對航道邊線做進(jìn)一步處理，通過開挖、延伸的方法來完善航道的功能。所以針對該要求，該項(xiàng)目在航道模型的構(gòu)建中也重點(diǎn)考慮到了各類護(hù)岸與護(hù)底的走勢變化情況，并進(jìn)行了相對應(yīng)的三維建模，具體內(nèi)容包括：①經(jīng)部件編輯器以及疏浚、護(hù)岸的結(jié)構(gòu)信息，在BIM軟件的可視化編程中形成了航道的斷面結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)圖中包含了點(diǎn)、線、面等關(guān)鍵資料，在邏輯目標(biāo)與連接代碼的支持下可以構(gòu)建多個標(biāo)準(zhǔn)化的航道部件;可以精準(zhǔn)定位航道的中心線并形成相應(yīng)的路線偏移以及縱斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與護(hù)岸的樁號值對應(yīng)。②將航道部件資料導(dǎo)入到Civil軟件中之后獲得“裝配”構(gòu)建，經(jīng)邏輯目標(biāo)自動尋找航道邊線以及高程信息后實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)放樣，最后通過連接代碼可以直接獲得航道的曲面資料，結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，其詳細(xì)資料如表1所示。

將航道部件資料導(dǎo)入到Civil中或者護(hù)岸邊線資料，例如通過上文介紹的數(shù)據(jù)處理過程進(jìn)行放樣，獲得護(hù)岸的曲面資料，最后此部分資料通過與工程前曲面以及航道曲面之間的整合就可以直接提取航道的關(guān)鍵信息。在整合過程需結(jié)合疏挖部位的數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，并所有低于疏浚斷面的地形資料可以保存，高于該標(biāo)準(zhǔn)的位置可替換，最終根據(jù)整個項(xiàng)目的具體資料，獲得工程項(xiàng)目的實(shí)際資料獲得參數(shù)數(shù)值，詳細(xì)內(nèi)容如表2所示。

根據(jù)表2的資料在Civil中建立三角網(wǎng)體積曲面之后，可以根據(jù)工程項(xiàng)目開始之前、開始之后的地形曲面為基準(zhǔn)面進(jìn)行對比分析，根據(jù)分析的結(jié)果可以直接獲得曲面的土石方等關(guān)鍵項(xiàng)目數(shù)據(jù)[2]。因此從數(shù)據(jù)處理過程來看，與傳統(tǒng)的方法相比，該方法無論是計(jì)算的精度還是效率等均有顯著提升，并且該技術(shù)可以展示三維土石方的空間分布情況，方便技術(shù)人員做更全面的技術(shù)交底，最終為提高運(yùn)河航道整治效果奠定基礎(chǔ)。

2.3護(hù)岸模型的創(chuàng)建

2.3.1構(gòu)建3D護(hù)岸模型資料

在BIM技術(shù)中通過模型分析的方法可以利用部件編輯器完成護(hù)岸斷面的數(shù)據(jù)處理。針對該技術(shù)的這一特性，在本次研究中將結(jié)合參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法，通過編輯器在輸入、輸出參數(shù)之后根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況選擇增設(shè)邏輯目標(biāo)以及對應(yīng)的造型代碼，通過上述連續(xù)的數(shù)據(jù)處理可以在Civil軟件中完成道路參數(shù)的放樣，并沿著指定的設(shè)計(jì)路線而形成三維護(hù)岸的數(shù)據(jù)模型，突顯了數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢。

而根據(jù)對該項(xiàng)目中的護(hù)岸模型進(jìn)行評估后，本文發(fā)現(xiàn)在BIM技術(shù)的支持下，護(hù)岸模型可以做連續(xù)的覆蓋，尤其是在轉(zhuǎn)折條件下具有滿意的過渡效果，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：①該模型能夠與航道的地形資料相對應(yīng)，在模型分析期間能夠針對不同路線有規(guī)律的布點(diǎn)，在創(chuàng)設(shè)模型之后可以針對地形的變化實(shí)現(xiàn)自動關(guān)聯(lián)以及動態(tài)更新等，所以在地形數(shù)據(jù)處理中可以避免因?yàn)榈匦巫兓瘑栴}而造成的模型重建，數(shù)據(jù)處理能力很強(qiáng)。②通過部件編輯器可以直接創(chuàng)設(shè)護(hù)岸的斷面結(jié)構(gòu)，并且針對其中的錯誤數(shù)據(jù)可以由工作人員自行更改，降低了對后續(xù)設(shè)計(jì)工作的影響[3]。

2.3.2通過Revit創(chuàng)建護(hù)岸模型

在該項(xiàng)目中考慮到水運(yùn)工程結(jié)構(gòu)的特殊性，在本次研究中根據(jù)設(shè)計(jì)需求以及現(xiàn)場的實(shí)際情況創(chuàng)設(shè)了護(hù)岸的構(gòu)件參數(shù)化族，在數(shù)據(jù)處理中通過改變族以及項(xiàng)目參數(shù)的外觀可以避免重復(fù)建模的問題，提高了數(shù)據(jù)處理效果。同時在BIM模型的施工計(jì)量環(huán)節(jié)，通過Revit軟件可以直接查閱構(gòu)件的ID值，與常規(guī)技術(shù)相比，該方法可以更加直觀地了解不同狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的參數(shù)資料以及護(hù)岸在其他環(huán)境下的數(shù)據(jù)變化情況;或者通過工程量清單，可以匯總各個構(gòu)件的ID值信息，方便從全局上掌控Recit護(hù)岸的關(guān)鍵資料，例如該項(xiàng)目在創(chuàng)建護(hù)岸模型資料，所獲得的構(gòu)件ID值如表3所示。

2.4目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)造

在運(yùn)河航道工程項(xiàng)目中，施工成本問題一直是項(xiàng)目管理工作中必須要考慮的因素，所以該項(xiàng)目在BIM技術(shù)建模期間為了達(dá)到控制成本的目的，先對項(xiàng)目做目標(biāo)函數(shù)的解析，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)如公式（1）所示。

2.5效果評價

根據(jù)該項(xiàng)目的實(shí)際情況，在運(yùn)河航道整治工程中通過BIM技術(shù)可以保證工程項(xiàng)目具有滿意的地形處理能力，在該項(xiàng)目中通過BIM技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了地形的仿真，也能對相關(guān)項(xiàng)目的施工技術(shù)可行性做出評估，保證了工程技術(shù)方案的合理性。最后本文通過構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)的方法，對整個項(xiàng)目的成本問題作出了規(guī)劃，成為提高工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵，值得推廣。

3 結(jié)語

在運(yùn)河航道整治工程中，BIM技術(shù)的出現(xiàn)可以顯著提高工程實(shí)踐能力，具有技術(shù)可行性，本文所介紹的案例項(xiàng)目中所采用的BIM技術(shù)手段具有可行性，可以用于工程施工的評價，具有技術(shù)可行性，值得做進(jìn)一步推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]童鐘，王剛，李國杰，牛作鵬.BIM與GIS融合技術(shù)在航道整治工程中的應(yīng)用[J].水運(yùn)工程，2021（04）：163-168+179.

[2]葉文欣.BIM技術(shù)在航道疏浚工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].中國水運(yùn)，2021（03）：141-144.

[3]耿治兵.沱澮河航道整治工程概念性設(shè)計(jì)[J].中國水運(yùn)，2020（05）：93-94.