BIM在維護疏浚工程中的運用研究

李奧

摘? 要：隨著市場經濟和科學技術的發展，疏浚工程也被提出了更為嚴格的要求。文章闡述了維護疏浚工程中BIM技術的設計思路與改進情況，著重探討了該技術在工程中的運用方法，旨在為相關工作人員提供理論性的參考意見，確保BIM技術的實用性與科學性，為工程效率的提升奠定良好的基礎。

關鍵詞：BIM;維護疏浚工程;運用

中圖分類號：U616 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）11-0169-02

Abstract： With the development of market economy and science and technology， dredging engineering has been put forward more stringent requirements. This paper expounds the design idea and improvement of BIM technology in maintenance and dredging engineering， and emphatically probes into the application method of this technology in the project， in order to provide theoretical reference for the relevant staff， so as to ensure the practicability and scientificalness of BIM technology， and lay a good foundation for the improvement of engineering efficiency.

Keywords： BIM; maintenance dredging project; application

引言

所謂BIM技術，即是利用現代化手段將工程項目中的有關數據和信息進行三維建模，更為直觀具體的將內容展現出來，為工程的設計提供科學的參考依據。BIM技術需要依托數字計算構成幾何圖像，具有可視性、共享性、統一性及優化性等特點，在疏浚工程中能發揮其自身優勢，確保項目的順利進行。

1 設計思路與計算方法

1.1 CIVIL3D設計思路

使用BIM技術應用于疏浚工程的思路為：

第一步，將項目的底邊線、邊坡、中心線以及底高程等各相關參數擬定完畢。

第二步，利用上一步驟中的參數建立三維模型，直觀清晰的觀察工程項目。

第三步，修正其中的各項參數，確保符合安全標準。

第四步，將修正的參數利用建模進行直觀化的比對分析，探討是否滿足施工要求，若有出入可在模型中修改。

第五步，通過系統模型進行工程量的預算。

第六步，在二次開發的前提下批量出圖。

1.2 CIVIL3D計算方法

CIVIL3D計算方法主要可分為三種：

其一，棱形算法。表達公式為V=■（S1+■+S2），其中S1前一個樁號的材質類型面積，S2為后一個樁號的材質類型面積，L為橫斷面間距，V為體積。

其二，平面端算法。類似于棱形算法，平面端面積這一算法是將S1覆蓋的面積與S2覆蓋的面積相加除以2，再與橫斷面間距L相乘求得體積V。表達公式為V=■（S1+S2），其中S1為前一個樁號的材質類型面積，S2為后一個樁號的材質類型面積，L為橫斷面間距，V為體積[1]。

其三，組合體積計算法。這種方法適用于兩個曲面材質，對于道路造型材質并不適用。計算前需要利用CIVIL3D技術將樣點轉化成多邊形，將多邊形內部的體積計算求解，然后再偏移到連續樁號區域內構建新多邊形，若偏移一致，可以使用曲率與中心線相等的線段將采樣線相互連接，若偏移并不一致，可以使用直線將采樣線相互連接。

1.3 傳統土方計算法

傳統計算手段主要是先掌握航道的斷面線和底邊線相關數據，隨即在數據的支撐下生成疏浚斷面，使斷面與泥面線相交計算疏浚值，然后在斷面圖紙上標記二級邊坡，最后使用斷面法計算得出疏浚值，為項目工程提供科學有效的參考設計。

1.4 傳統斷面計算法

按照相關設計規范，傳統斷面計算公式可選擇，其中V是挖槽斷面的總體積，單位為立方米;A0、A1…An是各斷面上的疏浚面積，單位為平方米;L0、L1…Ln是各斷面上間隔距離，單位為米。由此可見，傳統斷面計算方法是通過固定量來表示內部的疏浚量，與BIM技術的差別是需要二維模型做基礎支撐，計算采用了近似的方法，所以對于實際地形直接采用斷面代表法可能存在誤差。BIM技術是經過實際測量將凹凸不平的地面也考慮在計算范圍內，所以相對來講精確性較強。除此之外，疏浚模型建立在航道的底邊線上，即使航道底部出現變化也不會影響到計算結果，能真實具體的利用三維模型展現當地情況。

1.5 BIM與傳統設計對比

BIM技術在斷面計算上相較之下優勢在于：所建模型能重復使用，而傳統二維建模存在局限性;信息數據可以利用網絡技術實現共享利用，加強技術人員的溝通和交流，保證三維建模的實用性和可行性;相較于二維模型，三維模型的表達更為直觀具體;批量出圖，避免浪費過多的時間和精力，設計精度也能有所提升，實現智能化轉變;各工程量能精確計算，避免出現疏漏和偏差;當設計需要進行調整和變更時可以利用模型完成，結果能同步更新，節省大量人力、財力和物力。

2 實際應用

以某疏浚工程為例，其正向設計利用BIM技術，而且通過二次改進確保了技術的實用性，為工程奠定了基礎。該工程航道總長度為2.18千米，底部寬度為7米，高程為-1米，超挖0.67米，超深0.28米，邊坡比值1：2.6。BIM技術在項目中的使用能保證工程的順利進行，還能及時修正參數項，按照新參數更新工程模型和工程量，使工程設計出現智能化轉變。建模時取其中一段距離進行建模和數據修正。

2.1 建模流程

在工程相關規范的要求下，需要先擬定項目的底邊線、邊坡、中心線、底高程、超深超寬和航道底寬等，經實際測量將這些數據導入到系統模型中，檢驗過程中應將地形數據、斷面交點、安全控制線等內容進行核對驗證，對于不符合規定的參數進行調整和校正，將最終參數導入模型判斷其實用性和可行性。

2.2 模型分析

通過實際測量數據與模型計算數據共同作用生成三維模型，計算出具體工程量，再將工程量與傳統軟件計算得出的工程量作比較，避免誤差過大影響施工效果。CIVIL3D模型能直觀體現要素之間的關聯性，在將縱斷面線設置完畢后要素線可以隨著數據調整完成更新。BIM技術的利用既能實現各樁號開挖質量的分析，也能在短時間內掌握各樁號間的質量及航道漸變范圍內的質量，對于施工進度緩慢或效果難以滿足實際要求的部分要進行修正和調整，還要求船舶在現場進行掃淺施工，達到完善設計的效果。在實際施工過程中，設計人員也要加強技術交流，及時結合周圍環境調整施工，降低疏浚成本，保證工程質量。

2.3 計算和出圖

BIM系統能實現自動化計算，再利用傳統軟件進行測試計算，最終結果對比發現二者之間誤差在百分之0.8左右，其原因在于測量點位和線路的誤差，設計產生誤差在可取范圍內。

由此可見，BIM技術可行性較強，而且現階段BIM在傳統設計的基礎上還進行了二次開發和改進，使斷面顯示更為清晰直觀，能保證三維模型對數據呈現的準確性，還能進行批量出圖，為施工環節提供有效參考，能實現疏浚工程中的正向設計，確保生產效率和質量的提升[2]。

3 推廣應用

BIM技術在疏浚相關工程中也能實現推廣和應用。如分析地質沉降情況或掌握復式邊坡內容等。地質沉降的建模分析可以通過各種鉆孔資料構建相關地質模型，將施工區域中的地理情況和土質種類直觀清晰的呈現出來，設計人員能在指導下完善圖紙。再如吹填工程中需要掌握施工范圍內的孔隙比和變形模量等，要求進行沉降分析最終掌握當地具體情況，采取科學有效的施工方法。復式邊坡是造成邊坡坍塌的主要因素之一，其原因在于組成復雜，在開挖階段容易在外力作用下坍塌，所以BIM技術還應結合復合邊坡實際情況建立模型，計算工程量和質量，設計科學的施工方案，確保滿足施工邊坡比例要求，確保疏浚工程的穩定性和安全性，在傳統計算的基礎上加以改進和完善，為工程管理提供保障。在未來的發展中，BIM技術還將應用到各個工程領域，盡可能將成本和風險降到最低。

4 結束語

總而言之，BIM技術能滿足內河道疏浚的要求，在CIVIL3D系統的基礎上完成底邊線和中心線的擬定，直觀化的反映出安全等級不夠的區域段，有針對性的采取修整方法，同時，該模型能重復利用，能節省大量的時間和精力用于疏浚工程的研究，而創新和改進又提高了設計效率，能有效確保疏浚工程的穩定性。

參考文獻：

[1]趙麗，陳懿強.基于CIVIL 3D航道疏浚量斷面法計算的研究[J].港工技術，2018，55（03）：17-20.

[2]王飛，于康康，黃曄卉.BIM在疏浚設計中的二次開發與應用[J].水運工程，2017（11）：36-40.