基于CIVIL 3D的防波堤工程量計算分析

鄒建強(qiáng)，樊亮亮

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510230）

引 言

防波堤作為港口建設(shè)重要組成部分，其工程量計算將極大影響工程造價預(yù)算，進(jìn)而影響項(xiàng)目投標(biāo)、施工設(shè)計。防波堤傳統(tǒng)計算方法是基于二維模型統(tǒng)計工程量，因此通常忽視地形變化并且對防波堤轉(zhuǎn)彎、過渡等異形結(jié)構(gòu)段進(jìn)行簡化，采用特定斷面計算某個區(qū)域的工程量，與實(shí)際存在一定差異。CIVIL 3D通過實(shí)測地形點(diǎn)生成地形曲面，可以考慮地形變化對工程量的影響，并且能根據(jù)防波堤軸線和堤頂高程考慮防波堤轉(zhuǎn)彎和過渡等異型部分?；贑IVIL 3D構(gòu)建的BIM模型直觀精準(zhǔn)，真實(shí)反映防波堤實(shí)際情況。綜上本文提出基于CIVIL 3D和SUBASSEMBLY COMPOSER軟件構(gòu)建防波堤BIM可視化模型來提取防波堤工程量。

1 防波堤建模

1.1 傳統(tǒng)計算模型

防波堤傳統(tǒng)計算方法是采用斷面法原理計算，根據(jù)防波堤斷面形式，挑選典型橫斷面根據(jù)公式計算：

式中：

V為防波堤工程量（m3）；

A0、A1、…、An為防波堤計算斷面面積；

L0、L1、…、Ln-1為防波堤計算斷面間距。

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，該方法相對精確，曲面建立有三種方式：原始測量數(shù)據(jù)（txt文件）；電子地形圖（等高線、特征線）；帶有高程的CAD點(diǎn)、線、塊、文字等。第二建立防波堤軸線，確定軸線的方向、里程、分段等。第三進(jìn)行防波堤縱斷面設(shè)計，確定堤頂高程設(shè)計線。第四基于SUBASSEMBLY COMPOSER軟件設(shè)計防波堤橫斷面，創(chuàng)建必須理清斷面邏輯關(guān)系，創(chuàng)建完導(dǎo)入CIVIL 3D軟件，生成防波堤三維模型。過渡段和堤頭段需要在軟件中特殊處理。建?；舅悸芬妶D1。

圖1 建模流程

2 實(shí)例與結(jié)果分析

2.1 項(xiàng)目概況

本文以某海外港口建設(shè)項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目是在原有舊港區(qū)西側(cè)新建一個集裝箱碼頭，中間防波堤需要在原有基礎(chǔ)上擴(kuò)建。防波堤采用拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)，護(hù)面采用ACCROPODE人工塊體。

2.2 建模與分析

基于勘察測得水深點(diǎn)，通過CIVIL 3D軟件建立了該項(xiàng)目的三維原始曲面見圖2，并基于SUBASSEMBLY COMPOSER軟件建立防波堤橫斷面，見圖3。將橫斷面導(dǎo)入CIVIL 3D軟件，通過裝配并提取實(shí)體后得到防波堤三維模型見圖4，其中堤頭部分需要基于CIVIL 3D軟件的功能進(jìn)行額外3D建模，過渡段部分通過軟件過渡功能讓其自動生成。較難處理的是防波堤與原有防波堤連接部分，需要綜合運(yùn)用到軟件的3D功能進(jìn)行建模，見圖5。

圖2 某港口防波堤橫斷面

圖3 某港口地形剖面示意

圖4 某港口新建防波堤BIM模型

圖5 某港口防波堤BIM模型三維斷面

通過對比構(gòu)建原有防波堤模型提取工程量和實(shí)際對比得出，模型誤差在3.6%以內(nèi)，驗(yàn)證模型有效性，詳見表1。表2對比了傳統(tǒng)工程量計算和BIM建模所提取工程量計算結(jié)果，兩者計算結(jié)果相差在7.1%以下。造成差異的主要原因是由于傳統(tǒng)方法忽視地形變化，并且在彎曲段和過渡段計算誤差較大，而采用基于CIVIL 3D建模得到的防波堤工程量考慮地形變化等各種因素，統(tǒng)計更加精準(zhǔn)有效。

表1 驗(yàn)證BIM建模有效性

表2 BIM建模和傳統(tǒng)計算方法對比

3 結(jié) 語

本文提出基于CIVIL 3D和SUBASSEMBLY COMPOSER軟件構(gòu)建某海外港口防波堤BIM模型，并將其運(yùn)用于正向設(shè)計中，通過對比BIM模型提取的工程量與傳統(tǒng)方法計算工程量得出以下結(jié)論：

1）相對于傳統(tǒng)計算方法得出的工程量，基于CIVIL 3D軟件構(gòu)建的防波堤模型考慮了地形變化，彎曲段和堤頂高程等因素，統(tǒng)計結(jié)果更加精準(zhǔn)，為項(xiàng)目投標(biāo)、設(shè)計和施工提供參考；

2）通過該項(xiàng)目實(shí)際設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，基于CIVIL 3D構(gòu)建的防波堤模型可以更加直觀展現(xiàn)給業(yè)主和咨工，可以更好解決業(yè)主和咨工相關(guān)疑問，對推動設(shè)計、施工審批流程具有很好幫助作用。