BIM技术在泄洪闸门制造中的运用

胡武强

摘 要：结合湖南省浏阳市大栗坪泄洪闸门制造工程实例，利用BIM技术详细剖析泄洪闸门族的创建、模型的拼接及构件的制造工作，所得结论对传统水工金属结构制造行业全面向数据信息化转型发展具有参考价值。

关键词：BIM技术;Solidworks;水工金属结构;泄洪闸门

中图分类号：TV22     文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2022）10-0071-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.10.016

Application of BIM Technology in Flood Gate Manufacturing

HU Wuqiang

（Hunan Taojiang County Xiangzhong Hydraulic Machinery Co.， Ltd.， Yiyang 413400，China）

Abstract：Combined with the example of damiping flood gate manufacturing project in Liuyang city， Hunan province， BIM technology is used to analyze the creation of flood gate family， the splicing of model and the manufacturing of components in detail. The conclusions are of reference value for the comprehensive transformation and development of traditional hydraulic metal structure manufacturing industry to data information.

Keywords：BIM technology; Solidworks;hydraulic metal structure;spillway gate working gate

0 引言

對于传统的水工金属结构设备制造行业来说，智能转型升级、创新技术革新、提高产业竞争力都是重要的环节。本研究以湖南省浏阳市大栗坪泄洪闸门制造工程为例，阐述BIM技术在泄洪闸门“设计—制造—安装—运维”各阶段的应用。本项目此次技术性改造，旨在节约成本、优化工艺、提高效率、增加效益，促进传统水工金属结构制造行业全面向孪生数据信息化转型发展。

1 工程概况

大栗坪水闸金属结构的泄洪闸门包括14扇钢闸门，其中有5扇闸门变形严重，开启后无法闭合;4扇闸门面板锈穿，10扇闸门钢板残余厚度3.2～4.8 mm小于6.0 mm。泄洪闸闸门结构不安全[1]，故需要全部报废更新。现在泄洪闸门制造中运用BIM技术，进行技术转换升级，研发智能水闸，增强产业竞争力。

大栗坪水闸工程的泄洪闸门相关参数如下：结构型式为垂直、平面滚动闸门;闸门尺寸为8.6 m×5.3 m（宽×高）;门体主要材料为Q345B钢板、Q235B钢板;闸门数量为14扇;闸门总重为14×11.7 t（如图1）。

2 BIM技术在泄洪闸门“设计—制造—安装—运维”各阶段的应用

2.1 BIM技术在泄洪闸门设计—模拟安装阶段的应用

在BIM设计阶段[2]，采用Solidworks或Bently建模软件，可使用激光扫描+点云还原泄洪闸门模型，实现“三维立体，可视仿真，数据孪生”信息化设计，具体操作步骤如下。

①根据CAD图纸提供的初始资料，通过计算确定泄洪闸门门叶、门槽、埋件的材料、结构等情况。相关设计人员需掌握泄洪闸门的制造材料和相关的制造工艺，考虑清楚泄洪闸门的门槽埋件的预留预埋工作。采用BIM技术三维正向设计，在软件中可添加相应的材料属性，既可以精确地统计出各种生产材料（如表1）的实际净重，又可以大大缩短生产材料计算时间，精准把控泄洪闸门的生产成本。用相应软件可以对泄洪闸门模板、零部件分别进行建模后，再按设计要求进行组合拼装。通过泄洪闸门的三维仿真造型，可全面、准确、可视地了解泄洪闸门相关模板、构件、零件、焊缝等特征，建立泄洪闸门各类模型的参数信息，便于在制造构件过程随时进行查阅，如了解组合时检查构件相对空间坐标的情况;了解碰撞检测、模型审核的情况;了解各类构件的三维模型进行预制、装配的情况。

②建立泄洪闸门BIM模型和项目构件族库和族参数。根据二维图纸情况，分层建立上页闸门、下页闸门等模板、构件、零件的BIM模型，再进行整体模块模拟拼装，制作三维拼装动漫演示。泄洪闸门部件模拟组装过程中，可直观发现各零件之间的错位、干涉等情况，可用不同颜色进行形式、高度标注，及时修改（如图2）。

③进行专业碰撞检查。泄洪闸门建模完成后，应进行专业“内碰撞”和“外碰撞”检查，主要检查洪闸门模型泄内部碰撞，比如泄洪闸门主梁和边柱、正向和侧向、反向支撑之间有没有干涉碰撞;泄洪闸门的门叶与门槽、埋件之间有没有干涉碰撞等。

④可将泄洪闸门BIM模块预制装配到模拟水工建筑物BIM模型上，制作模拟施工的动漫视频，提高工作效率，节约生产成本，提升出图效果。

⑤可根据泄洪闸门BIM模型建立，核对材料成本，计算生产工程量，校对制造进度流程，双管齐下，提高企业生产竞争力。

2.2 BIM技术在泄洪闸门“制造—安装—运维”阶段的应用

在泄洪闸制造过程中，BIM技术在闸门制造出厂前，应进行泄洪闸门总拼装，以检查、消除在整体拼装过程中的误差，节省人工拼装成本，提升工作效率，加快工作进度，确保泄洪闸门制造安装顺利。因此，采用Solidworks或Bently软件进行泄洪闸门总拼装，可为泄洪闸门实体拼装工作提供可靠的数据参数支持，并且制作拼装工艺动漫视频，演示拼装工作流程，方便了生产和质检部门进行生产制造、检查验收工作。

在模拟组装阶段，泄洪闸门各类模块、构件、零件之间的错位、干涉情况可被直观、快速地识别、发现、修改。如泄洪闸门的主梁翼板与次梁翼板的干涉，经过三维放样很容易发现错位节点。对泄洪闸门生产构件编制相应的二维码，使得各构件BIM模型跟实际生产构件一一对应，便于泄洪闸门的施工安装和后期的运维管理。

在技改安装阶段[4]，BIM技术的应用通过泄洪闸门施工专项方案模拟与优化、施工进度的科学管理及竣工模型构建等多项应用点的开展，缩短施工工期，提高施工质量，促进施工安全，控制泄洪闸门项目安装的造价，提高施工管理水平。

在后期運维阶段，BIM技术应用目标在于建设期形成的泄洪闸门项目标准化BIM数据库，整合运维过程中采集的动态数据，借助运维管理系统，实现数字化的泄洪闸门的运维管理，提高设施设备运维管理水平和公共服务水平。

泄洪闸门BIM模型拼装流程如图3所示[3]，生产过程示意图如图4所示。

2.3 BIM技术在泄洪闸门制造中运用的优势

2.3.1 设计可视化。完整地展示泄洪闸门的设计概念。泄洪闸门BIM设计模型更直观、形象，改变了以二维图纸作为沟通媒介之下可能产生的误解与沟通不畅，提升了项目团队之间的沟通效率和设计效率，解决了空间布置问题。

2.3.2 设计优化、模拟安装/维护。提前预知泄洪闸门制造中的可行性。大栗坪水闸工程的闸门制安工程的泄洪闸门总共有14扇，闸门总重为14×11.7 t，BIM模型制造安装过程中，可进行三维动漫展示、全程模拟施工安装流程、可视化审核，提高了制造安装的效率，节约人力成本和制造成本。

2.3.3 碰撞检测。避免泄洪闸门制造中的风险。通过碰撞检测、模型校验，可减少泄洪闸门结构内部布置的错位、干涉、碰撞等现象，降低泄洪闸门的制造风险。BIM技术的应用，可提前发现问题，有助于优化项目设计，提高设计质量，改良制造工艺，节省制造时间，提高工作效率，有效控制成本，加强安全生产。

2.3.4 经济效益。在施工阶段，通过施工方案优化、进度控制，减少施工浪费，缩减工期，提高经济效益。同时，在大栗坪水闸项目竣工交付阶段，通过水闸的BIM竣工模型创建，确保泄洪闸门制造前期建设的信息有效传递至运维阶段，为后续大栗坪水闸的运营养护管理部门提供数据基础;通过运维管理平台开发和运行，在中长期的大栗坪水闸厂区数字化运营养护中将产生巨大的经济效益。

2.3.5 进度效益。在设计阶段，通过大栗坪水闸项目协同管理平台有效提高设计沟通效率，有效控制设计进度;在施工阶段，通过施工进度模拟和优化、虚拟进度与实际进度比对、施工管理BIM平台等多项应用的开展，将有效节省工期，加快施工进度管理水平[5]。

3 结语

通过本项目案例建立的泄洪闸门BIM模型，可为今后类似建设项目提供材料统计、成本分析、深化设计、施工方案制定等方面的有效数据支撑。借助BIM技术的应用不断地革新升级，利用三维可视信息化的手段解决水工金属结构制造中的难题，缩短制造周期，节约生产成本，提高设备制造质量，所得结论对BIM技术在数字化水工金属结构制造领域的深入应用具有参考价值。

参考文献：

[1] 周建平，万天明.水工金属结构常见技术及质量问题[J].焊接技术，2020，49（3）：92-95.

[2] 姜楠，刘永强.基于BIM与VB技术的水闸模型信息应用[J].水资源与水工程学报，2018，29（6）：145-150.

[3] 张元.水工金属结构安装的要素组成及其安装工艺分析[J].工程建设与设计，2020（14）：189-190.

[4] 卢俊，李家亮.论水利水电工程三维设计方法的引进及探索[J].建材与装饰，2016（42）：268-269.

[5] 易宁，吴波，孙金凤，等.三维设计模式在水利工程设计中的应用[J].治淮，2020（8）：38-40.