淺談Autocad三維制圖在工程監理中的預控作用

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范要求。

作為一名工程監理人員，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可循，結構交叉部位不能閉合。

Ⅱ、綜合管線位置或高程發生沖突。

Ⅲ、道路施工中管線覆土厚度不夠或管線已進道路結構層。

當上述問題發生時會造成一定的經濟損失、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。監理人員在工程正式施工前根據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現各種問題，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工程形象又可精確提供工程數據的特點，具體體現在：1、提前發現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；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；5、提前發現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。具體圖形和數據見下圖表。

具體操作過程：在三維電子模型中執行如下命令；

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則的空間結構（拱肋厚度相同），獲取每一節鋼拱肋的制作檢查數據和空間安裝位置的坐標點是一件非常麻煩的事情。

⑴拱肋制作段尺寸數據的獲取

通過上圖可以直接獲取想要檢查的任何拱肋尺寸數據；

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據、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據；

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。

根據設計圖紙中給出的數據，利用EXCEL電子表格通過三角函數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命令獲取的數據和用EXCEL電子表格計算的數據結果是一樣的。

監理工程師對通州區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據，監理工程師按前文的兩種方法對數進行了審核，經“審核—施工單位修改數據—審核同意”的過程，在相應部位施工前保證控制數據的準確性。

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

利用cad三維電子模型可以直接獲取構件的幾何參數

以下是用massprop命令查詢三角剛架的幾何參數

當某不規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據。

通過上述工作，可以起到如下作用：

Ⅰ、使監理人員深度閱讀圖紙。

Ⅱ、組織監理人員把工程所有的現有、新建綜合管線繪制在同一個電子模型中，能及時發現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，并根據工程進度填充相應的顏色，能立體的展現工程形象進度。

Ⅳ、便于查找工程任意點的高程、坐標等數據。

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，因而就有可能出現管線交叉部位高程矛盾的問題，如建設單位，或監理單位、總包單位有專門人員進行綜合管線三維模型的繪制，就可以及早發現管線的交叉情況，如出現高程矛盾、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，避免發生經濟和工期上的損失。

3、綜合管線竣工電子文檔

新建工程經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，就能能好地為后續新開工程提供數據支持。

三、后續總結

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，而大量的數據還得依靠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理交底中的形象性

當進行工程進度匯報及監理交底時，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模，而進行監理交底時，三維模型可以提前讓監理人員掌握工程立體概念，以便更好的對工程進行監理。