BIM在维护疏浚工程中的运用研究

李奥

摘  要：随着市场经济和科学技术的发展，疏浚工程也被提出了更为严格的要求。文章阐述了维护疏浚工程中BIM技术的设计思路与改进情况，着重探讨了该技术在工程中的运用方法，旨在为相关工作人员提供理论性的参考意见，确保BIM技术的实用性与科学性，为工程效率的提升奠定良好的基础。

关键词：BIM;维护疏浚工程;运用

中图分类号：U616 文献标志码：A           文章编号：2095-2945（2019）11-0169-02

Abstract： With the development of market economy and science and technology， dredging engineering has been put forward more stringent requirements. This paper expounds the design idea and improvement of BIM technology in maintenance and dredging engineering， and emphatically probes into the application method of this technology in the project， in order to provide theoretical reference for the relevant staff， so as to ensure the practicability and scientificalness of BIM technology， and lay a good foundation for the improvement of engineering efficiency.

Keywords： BIM; maintenance dredging project; application

引言

所謂BIM技术，即是利用现代化手段将工程项目中的有关数据和信息进行三维建模，更为直观具体的将内容展现出来，为工程的设计提供科学的参考依据。BIM技术需要依托数字计算构成几何图像，具有可视性、共享性、统一性及优化性等特点，在疏浚工程中能发挥其自身优势，确保项目的顺利进行。

1 设计思路与计算方法

1.1 CIVIL3D设计思路

使用BIM技术应用于疏浚工程的思路为：

第一步，将项目的底边线、边坡、中心线以及底高程等各相关参数拟定完毕。

第二步，利用上一步骤中的参数建立三维模型，直观清晰的观察工程项目。

第三步，修正其中的各项参数，确保符合安全标准。

第四步，将修正的参数利用建模进行直观化的比对分析，探讨是否满足施工要求，若有出入可在模型中修改。

第五步，通过系统模型进行工程量的预算。

第六步，在二次开发的前提下批量出图。

1.2 CIVIL3D计算方法

CIVIL3D计算方法主要可分为三种：

其一，棱形算法。表达公式为V=■（S1+■+S2），其中S1前一个桩号的材质类型面积，S2为后一个桩号的材质类型面积，L为横断面间距，V为体积。

其二，平面端算法。类似于棱形算法，平面端面积这一算法是将S1覆盖的面积与S2覆盖的面积相加除以2，再与横断面间距L相乘求得体积V。表达公式为V=■（S1+S2），其中S1为前一个桩号的材质类型面积，S2为后一个桩号的材质类型面积，L为横断面间距，V为体积[1]。

其三，组合体积计算法。这种方法适用于两个曲面材质，对于道路造型材质并不适用。计算前需要利用CIVIL3D技术将样点转化成多边形，将多边形内部的体积计算求解，然后再偏移到连续桩号区域内构建新多边形，若偏移一致，可以使用曲率与中心线相等的线段将采样线相互连接，若偏移并不一致，可以使用直线将采样线相互连接。

1.3 传统土方计算法

传统计算手段主要是先掌握航道的断面线和底边线相关数据，随即在数据的支撑下生成疏浚断面，使断面与泥面线相交计算疏浚值，然后在断面图纸上标记二级边坡，最后使用断面法计算得出疏浚值，为项目工程提供科学有效的参考设计。

1.4 传统断面计算法

按照相关设计规范，传统断面计算公式可选择，其中V是挖槽断面的总体积，单位为立方米;A0、A1…An是各断面上的疏浚面积，单位为平方米;L0、L1…Ln是各断面上间隔距离，单位为米。由此可见，传统断面计算方法是通过固定量来表示内部的疏浚量，与BIM技术的差别是需要二维模型做基础支撑，计算采用了近似的方法，所以对于实际地形直接采用断面代表法可能存在误差。BIM技术是经过实际测量将凹凸不平的地面也考虑在计算范围内，所以相对来讲精确性较强。除此之外，疏浚模型建立在航道的底边线上，即使航道底部出现变化也不会影响到计算结果，能真实具体的利用三维模型展现当地情况。

1.5 BIM与传统设计对比

BIM技术在断面计算上相较之下优势在于：所建模型能重复使用，而传统二维建模存在局限性;信息数据可以利用网络技术实现共享利用，加强技术人员的沟通和交流，保证三维建模的实用性和可行性;相较于二维模型，三维模型的表达更为直观具体;批量出图，避免浪费过多的时间和精力，设计精度也能有所提升，实现智能化转变;各工程量能精确计算，避免出现疏漏和偏差;当设计需要进行调整和变更时可以利用模型完成，结果能同步更新，节省大量人力、财力和物力。

2 实际应用

以某疏浚工程为例，其正向设计利用BIM技术，而且通过二次改进确保了技术的实用性，为工程奠定了基础。该工程航道总长度为2.18千米，底部宽度为7米，高程为-1米，超挖0.67米，超深0.28米，边坡比值1：2.6。BIM技术在项目中的使用能保证工程的顺利进行，还能及时修正参数项，按照新参数更新工程模型和工程量，使工程设计出现智能化转变。建模时取其中一段距离进行建模和数据修正。

2.1 建模流程

在工程相关规范的要求下，需要先拟定项目的底边线、边坡、中心线、底高程、超深超宽和航道底宽等，经实际测量将这些数据导入到系统模型中，检验过程中应将地形数据、断面交点、安全控制线等内容进行核对验证，对于不符合规定的参数进行调整和校正，将最终参数导入模型判断其实用性和可行性。

2.2 模型分析

通过实际测量数据与模型计算数据共同作用生成三维模型，计算出具体工程量，再将工程量与传统软件计算得出的工程量作比较，避免误差过大影响施工效果。CIVIL3D模型能直观体现要素之间的关联性，在将纵断面线设置完毕后要素线可以随着数据调整完成更新。BIM技术的利用既能實现各桩号开挖质量的分析，也能在短时间内掌握各桩号间的质量及航道渐变范围内的质量，对于施工进度缓慢或效果难以满足实际要求的部分要进行修正和调整，还要求船舶在现场进行扫浅施工，达到完善设计的效果。在实际施工过程中，设计人员也要加强技术交流，及时结合周围环境调整施工，降低疏浚成本，保证工程质量。

2.3 计算和出图

BIM系统能实现自动化计算，再利用传统软件进行测试计算，最终结果对比发现二者之间误差在百分之0.8左右，其原因在于测量点位和线路的误差，设计产生误差在可取范围内。

由此可见，BIM技术可行性较强，而且现阶段BIM在传统设计的基础上还进行了二次开发和改进，使断面显示更为清晰直观，能保证三维模型对数据呈现的准确性，还能进行批量出图，为施工环节提供有效参考，能实现疏浚工程中的正向设计，确保生产效率和质量的提升[2]。

3 推广应用

BIM技术在疏浚相关工程中也能实现推广和应用。如分析地质沉降情况或掌握复式边坡内容等。地质沉降的建模分析可以通过各种钻孔资料构建相关地质模型，将施工区域中的地理情况和土质种类直观清晰的呈现出来，设计人员能在指导下完善图纸。再如吹填工程中需要掌握施工范围内的孔隙比和变形模量等，要求进行沉降分析最终掌握当地具体情况，采取科学有效的施工方法。复式边坡是造成边坡坍塌的主要因素之一，其原因在于组成复杂，在开挖阶段容易在外力作用下坍塌，所以BIM技术还应结合复合边坡实际情况建立模型，计算工程量和质量，设计科学的施工方案，确保满足施工边坡比例要求，确保疏浚工程的稳定性和安全性，在传统计算的基础上加以改进和完善，为工程管理提供保障。在未来的发展中，BIM技术还将应用到各个工程领域，尽可能将成本和风险降到最低。

4 结束语

总而言之，BIM技术能满足内河道疏浚的要求，在CIVIL3D系统的基础上完成底边线和中心线的拟定，直观化的反映出安全等级不够的区域段，有针对性的采取修整方法，同时，该模型能重复利用，能节省大量的时间和精力用于疏浚工程的研究，而创新和改进又提高了设计效率，能有效确保疏浚工程的稳定性。

参考文献：

[1]赵丽，陈懿强.基于CIVIL 3D航道疏浚量断面法计算的研究[J].港工技术，2018，55（03）：17-20.

[2]王飞，于康康，黄晔卉.BIM在疏浚设计中的二次开发与应用[J].水运工程，2017（11）：36-40.