淺談Autocad三維制圖在工程監(jiān)理中的預控作用

張東明

河北省秦皇島市昌黎縣市政工程處 河北 066600

目前市政工程施工中，橋梁形式已逐漸從前些年普通的小跨度簡支梁結構向大跨度連續(xù)梁結構、中承式提籃拱橋、斜拉橋、懸索橋等結構形式轉變；綜合管線種類繁多且交叉點多；道路施工中管線覆土不符合規(guī)范要求。

作為一名工程監(jiān)理人員，針對目前市政工程施工特點，會遇到如下問題：

Ⅰ、特殊結構橋梁中的異性結構尺寸無據(jù)可循，結構交叉部位不能閉合。

Ⅱ、綜合管線位置或高程發(fā)生沖突。

Ⅲ、道路施工中管線覆土厚度不夠或管線已進道路結構層。

當上述問題發(fā)生時會造成一定的經(jīng)濟損失、工期延誤以及其他方面的影響。

本人認為上述問題可以利用預控的方法使其避免或降低損失程度。監(jiān)理人員在工程正式施工前根據(jù)設計圖紙及輔助制圖軟件Autocad，按絕對坐標體系繪制擬建工程的三維模型，在三維模型中提前發(fā)現(xiàn)各種問題，之后采取相應的預控措施，避免在實際施工中造成事實。

三維建模有即可直觀表現(xiàn)工程形象又可精確提供工程數(shù)據(jù)的特點，具體體現(xiàn)在：1、提前發(fā)現(xiàn)橋梁工程圖紙中構件位置沖突、高程錯誤、相關構件不閉合等問題；2、提供異型構件的施工檢查尺寸；3、計算異型構件的幾何參數(shù)；4、查詢單位工程任意點的高程、坐標，以便為過程施工驗收提供即時依據(jù)；5、提前發(fā)現(xiàn)各種管線空間位置沖突及管線覆土不足問題；6、提高工程進度描述及監(jiān)理交底中的形象性；7、綜合管線竣工電子文檔。

以下分別舉例說明三維建模的作用（適當擴展和變動）：

一、Autocad三維建模在橋梁工程中的應用實例

1、工程概況

工程名稱：通州區(qū)朝陽北路跨溫榆河鄧家窯橋工程。

本橋主橋為單跨提籃拱橋，長136m，主拱內傾10度，南側引橋長52.5m，北側引橋長117.5m，引橋為簡支T梁橋。橋梁全長311.06m，橋梁面積12240m2。兩個三角剛架構造復雜，交叉構件多，構件現(xiàn)場安裝難度較大。

3、復核施工圖紙中的吊桿長度及角度

通州區(qū)朝陽北路跨溫榆河鄧家窯橋工程全橋單側20根吊桿，每根吊桿的長度及與豎直面的角度均不相同，且施工過程中要求的安裝精度高，為保證吊桿安裝的順利，項目監(jiān)理部在工程開工階段利用Autocad三維模型模擬了所有吊桿的長度角度，和設計圖基本相符。具體圖形和數(shù)據(jù)見下圖表。

具體操作過程：在三維電子模型中執(zhí)行如下命令；

4、提供異型構件的驗收檢查尺寸、構件空間安裝三維坐標

通州區(qū)朝陽北路跨溫榆河鄧家窯橋工程鋼拱肋是倒懸連線變截面鋼箱拱，整個鋼拱肋分十一個制作段，每一個制作段都是一個不規(guī)則的空間結構（拱肋厚度相同），獲取每一節(jié)鋼拱肋的制作檢查數(shù)據(jù)和空間安裝位置的坐標點是一件非常麻煩的事情。

⑴拱肋制作段尺寸數(shù)據(jù)的獲取

通過上圖可以直接獲取想要檢查的任何拱肋尺寸數(shù)據(jù)；

⑵拱肋制作段安裝控制點三維坐標的獲取

可通過利用三維模型直接獲取數(shù)據(jù)、利用EXCEL電子表格計算兩種方法。

①利用三維模型直接獲取數(shù)據(jù)；

命令：id

指定點：k左5-A

X = 307065866.3729 Y = 524955426.2395 Z = 49629.3737

命令：id

指定點：k左6-A

X = 307077005.1438 Y = 524960411.0268 Z = 52873.5402

單位：mm XY平面坐標 Z高程

橋梁其他部位（構件邊線角點、中點、支座中心、特征點等）控制點三維坐標也可按上述方法直接獲取，此方法具有快速、直觀、準確、容易操作等特點。

②利用EXCEL電子表格計算。

根據(jù)設計圖紙中給出的數(shù)據(jù)，利用EXCEL電子表格通過三角函數(shù)計算出每一安裝截面上下邊中心控制點的絕對三維坐標（x＼y＼z）。

③比較結果及工程實施效果

比較用id命令獲取的數(shù)據(jù)和用EXCEL電子表格計算的數(shù)據(jù)結果是一樣的。

監(jiān)理工程師對通州區(qū)朝陽北路跨溫榆河鄧家窯橋工程特殊部位的測量控制，首先要求施工單位上報相應的專項方案，并明確寫明重點部位的控制數(shù)據(jù)，監(jiān)理工程師按前文的兩種方法對數(shù)進行了審核，經(jīng)“審核—施工單位修改數(shù)據(jù)—審核同意”的過程，在相應部位施工前保證控制數(shù)據(jù)的準確性。

通過上述有效控制，鄧家窯橋工程拱肋、橫撐安裝施工，保證了拱肋橫撐的空間位置、內傾10度、合攏段三維坐標誤差僅為15mm。順利完成了拱肋、橫撐的安裝。

5、計算異型構件的幾何參數(shù)

利用cad三維電子模型可以直接獲取構件的幾何參數(shù)

以下是用massprop命令查詢三角剛架的幾何參數(shù)

當某不規(guī)則構件需要吊裝時可通過上述方法計算重心（質心）的位置。

二、Autocad三維建模在道路管線工程中的應用

1、說明

本人參加工作后基本上從事橋梁工程的監(jiān)理工作，因此未深入研究過Autocad三維建模在道路管線工程中的應用，鑒于市政工程的共性，借鑒橋梁工程中的經(jīng)驗，引申幾點遐想，供參考。

2、綜合管線交叉部位的立體描繪

綜合管線工程開工前專人繪制交叉部位的三維模型，按平面交叉部位斷開，如下簡圖：

2.1翠屏西路與怡樂北街交叉口綜合管線三維模型

2.2可以直接在以上電子模型中點取各管線任意樁號的高程、坐標、不同管線的上下距離等數(shù)據(jù)。

通過上述工作，可以起到如下作用：

Ⅰ、使監(jiān)理人員深度閱讀圖紙。

Ⅱ、組織監(jiān)理人員把工程所有的現(xiàn)有、新建綜合管線繪制在同一個電子模型中，能及時發(fā)現(xiàn)設計圖紙中管線沖突的錯誤，避免不必要的損失。

Ⅲ、三維模型上墻，并根據(jù)工程進度填充相應的顏色，能立體的展現(xiàn)工程形象進度。

Ⅳ、便于查找工程任意點的高程、坐標等數(shù)據(jù)。

市政綜合管線種類較多，而各種管線往往不是一家設計單位設計的，因而就有可能出現(xiàn)管線交叉部位高程矛盾的問題，如建設單位，或監(jiān)理單位、總包單位有專門人員進行綜合管線三維模型的繪制，就可以及早發(fā)現(xiàn)管線的交叉情況，如出現(xiàn)高程矛盾、平面位置沖突、安全距離不足、覆土厚度不足等問題即可提前解決，避免發(fā)生經(jīng)濟和工期上的損失。

3、綜合管線竣工電子文檔

新建工程經(jīng)常會遇到原有地下設施管線圖紙不全或位置不準確，既而給新開工程施工帶來難度，假設一項工程竣工后，由建設單位組織進行竣工三維電子模型的繪制（必須按絕對坐標體系繪制），其中包括各種構筑物及管線的真實位置，此文件作為竣工檔案資料保存，就能能好地為后續(xù)新開工程提供數(shù)據(jù)支持。

三、后續(xù)總結

1、通過前文的舉例說明，可以用autocad三維制圖對市政工程施工進行預控、過程控制、竣工資料歸檔等工作。

2、要使autocad三維制圖對工程起到預控的作用，應做到：

⑴必須按設計圖紙繪制三維模型，保證各構件的尺寸準確無誤；

⑵以相對坐標繪制三維圖形，后轉換為絕對坐標。

3、autoCad與excel相結合對工程進行控制

Autocad可以做到形象、直觀、快速的對工程進行預控，而大量的數(shù)據(jù)還得依靠excel電子表格計算。AutoCAD與excel的完美結合可以更好的對工程進行預控。

4、autoCad三維模型提高工程進度描述及監(jiān)理交底中的形象性

當進行工程進度匯報及監(jiān)理交底時，如果能用autoCad三維模型來表述的話，可以更形象地反映工程進度及規(guī)模，而進行監(jiān)理交底時，三維模型可以提前讓監(jiān)理人員掌握工程立體概念，以便更好的對工程進行監(jiān)理。