基于CIVIL 3D的防波堤工程量计算分析

邹建强，樊亮亮

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230）

引 言

防波堤作为港口建设重要组成部分，其工程量计算将极大影响工程造价预算，进而影响项目投标、施工设计。防波堤传统计算方法是基于二维模型统计工程量，因此通常忽视地形变化并且对防波堤转弯、过渡等异形结构段进行简化，采用特定断面计算某个区域的工程量，与实际存在一定差异。CIVIL 3D通过实测地形点生成地形曲面，可以考虑地形变化对工程量的影响，并且能根据防波堤轴线和堤顶高程考虑防波堤转弯和过渡等异型部分。基于CIVIL 3D构建的BIM模型直观精准，真实反映防波堤实际情况。综上本文提出基于CIVIL 3D和SUBASSEMBLY COMPOSER软件构建防波堤BIM可视化模型来提取防波堤工程量。

1 防波堤建模

1.1 传统计算模型

防波堤传统计算方法是采用断面法原理计算，根据防波堤断面形式，挑选典型横断面根据公式计算：

式中：

V为防波堤工程量（m3）；

A0、A1、…、An为防波堤计算断面面积；

L0、L1、…、Ln-1为防波堤计算断面间距。

1.2 BIM建模流程

CIVIL 3D的建模首先需要建立曲面，曲面采用Delanuney三角剖分法，该方法相对精确，曲面建立有三种方式：原始测量数据（txt文件）；电子地形图（等高线、特征线）；带有高程的CAD点、线、块、文字等。第二建立防波堤轴线，确定轴线的方向、里程、分段等。第三进行防波堤纵断面设计，确定堤顶高程设计线。第四基于SUBASSEMBLY COMPOSER软件设计防波堤横断面，创建必须理清断面逻辑关系，创建完导入CIVIL 3D软件，生成防波堤三维模型。过渡段和堤头段需要在软件中特殊处理。建模基本思路见图1。

图1 建模流程

2 实例与结果分析

2.1 项目概况

本文以某海外港口建设项目为例，该项目是在原有旧港区西侧新建一个集装箱码头，中间防波堤需要在原有基础上扩建。防波堤采用抛石斜坡堤结构，护面采用ACCROPODE人工块体。

2.2 建模与分析

基于勘察测得水深点，通过CIVIL 3D软件建立了该项目的三维原始曲面见图2，并基于SUBASSEMBLY COMPOSER软件建立防波堤横断面，见图3。将横断面导入CIVIL 3D软件，通过装配并提取实体后得到防波堤三维模型见图4，其中堤头部分需要基于CIVIL 3D软件的功能进行额外3D建模，过渡段部分通过软件过渡功能让其自动生成。较难处理的是防波堤与原有防波堤连接部分，需要综合运用到软件的3D功能进行建模，见图5。

图2 某港口防波堤横断面

图3 某港口地形剖面示意

图4 某港口新建防波堤BIM模型

图5 某港口防波堤BIM模型三维断面

通过对比构建原有防波堤模型提取工程量和实际对比得出，模型误差在3.6%以内，验证模型有效性，详见表1。表2对比了传统工程量计算和BIM建模所提取工程量计算结果，两者计算结果相差在7.1%以下。造成差异的主要原因是由于传统方法忽视地形变化，并且在弯曲段和过渡段计算误差较大，而采用基于CIVIL 3D建模得到的防波堤工程量考虑地形变化等各种因素，统计更加精准有效。

表1 验证BIM建模有效性

表2 BIM建模和传统计算方法对比

3 结 语

本文提出基于CIVIL 3D和SUBASSEMBLY COMPOSER软件构建某海外港口防波堤BIM模型，并将其运用于正向设计中，通过对比BIM模型提取的工程量与传统方法计算工程量得出以下结论：

1）相对于传统计算方法得出的工程量，基于CIVIL 3D软件构建的防波堤模型考虑了地形变化，弯曲段和堤顶高程等因素，统计结果更加精准，为项目投标、设计和施工提供参考；

2）通过该项目实际设计经验，基于CIVIL 3D构建的防波堤模型可以更加直观展现给业主和咨工，可以更好解决业主和咨工相关疑问，对推动设计、施工审批流程具有很好帮助作用。