淺析BIM技術在涵閘工程的建模應用

程 誠 楊 冰 張春林

（安徽省淮河河道管理局 蚌埠 233000）

1 丁花溝涵工程概況

丁花溝涵位于蒙城縣小澗鎮境內淮北大堤渦河左堤上，對應樁號100+846，工程規模為小（1）型水閘，設計排澇流量41.2m3/s，共2孔，始建于1966年，于2006年進行拆除重建，工程主體由16m 長上游連接段，28m 長鋼筋混凝土箱涵閘室和38m 長下游連接段組成。近年來安徽省淮河河道管理局在運行管理工作中，發現職工對一些水閘結構的專用名詞和結構屬性往往容易混淆，同時結合紙質圖紙進行培訓教育很難直觀地認識和了解涵閘結構，因此本文聯合華北水利水電大學以丁花溝涵為例，建立了丁花溝涵BIM 模型，用于職工培訓教育工作。

2 丁花溝涵BIM 模型

2.1 進水閘上游連接段建模方法

首先對丁花溝涵的上游連接段進行模型建立，上游連接段由護岸、護底和圓弧形翼墻等結構組成，護底通過繪制矩形輪廓后采用拉伸創建實體的方式來進行繪制。岸坡可以通過繪制三角形輪廓后采用拉伸創建實體的方法進行創建。護坡上的踏步通過繪制輪廓再進行拉伸創建實體的。效果圖見圖1。

圖1 丁花溝涵上游護坡效果圖

圓弧式翼墻模型的底板繪制方法同護底的繪制方法類似，都是先繪制左視圖或者右視圖的輪廓，然后通過拉伸創建實體。圓弧式翼墻可根據圖紙數據繪制三角形輪廓，通過旋轉創建實體，選定旋轉軸后創建。翼墻上面的欄桿曲線部分則可以通過事先繪制好的路徑曲線以及圓形輪廓用掃描創建實體來進行繪制。翼墻上欄桿的立柱可以先繪制一個柱子，剩下的柱子通過陣列命令生成。圓弧式翼墻模型圖見圖2。

圖2 丁花溝涵圓弧式翼墻模型圖

2.2 進水閘閘室段建模方法

丁花溝涵進水閘閘室段的構成相對復雜，但基本由底板、涵墩、涵臺以及閘門槽等部分組成。主要的建模思路如下：閘室段底板的繪制可先由左視圖或者右視圖畫出異型輪廓，接著根據涵洞的寬度來進行拉伸創建實體。涵墩與涵臺可在頂視圖繪制出涵臺一側以及中間涵墩的輪廓，另一側可通過鏡像命令得到，在繪制輪廓時記得預留閘門槽。接著根據閘室段的高度進行拉伸創建實體即可，具體建模效果如圖3。

圖3 丁花溝涵進水閘閘室段模型圖

2.3 進水閘消力池段建模方法

丁花溝涵消力池的底板部分可在左視圖或者右視圖繪制其輪廓，再根據消力池的寬度進行拉伸創建實體。消力池的翼墻可根據頂視圖進行繪制輪廓，再根據消力池的高度進行拉伸創建實體。底部的排水孔可先繪制一個，然后通過陣列命令進行復制。欄桿部分的繪制則與圓弧式翼墻上的欄桿繪制的原理大致相同，只不過是路徑曲線由圓弧變成了折線，具體建模效果如圖4。

圖4 丁花溝涵消力池段模型圖

2.4 進水閘下游連接段建模方法

丁花溝涵下游連接段大體可看作由底板以及斜坡構成。底板可通過左視圖或者右視圖拉伸生成，斜坡可以通過創建拉伸實體來繪制，消力池可通過創建一個合適大小的棱臺去與底板剪切生成。再將各部分進行組合，完成丁花溝涵BIM 模型建立。

3 BIM 建模技術特點分析

通過丁花溝涵模型建立，發現BIM 除具有可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性等優點外，還具有結構優化、快速核算工程量、現場模擬等特點。

3.1 結構優化

由丁花溝涵BIM 模型建立可知，水工建筑物通常多為異型結構，而且多建于復雜的地形之上，復雜程度高到一定程度，參與人員本身的能力無法掌握所有的信息，必須借助一定的科學技術和設備的幫助。同時由于模型的構建基于建筑真實尺寸，因而很多在以往設計圖紙中難以發現的問題，通過這一技術的應用都可以清晰的顯現出來，大大提升了設計的精準度，有效避免了圖紙不匹配的問題，以實現對方案的優化。

3.2 快速計算工程量

工程量的計算是工程造價中最繁瑣、最復雜的部分，傳統的造價模式占用了大量的人力資源去理解設計、讀圖識圖和算量建模。BIM 技術可以快速計算工程量，可以根據需要以不同的細度來進行工程量的提取，比方說計算機可以根據不同構件來進行自動分類，再根據分類信息去統計工程量，大大提高了工程量估算的精度和穩定性，同時還可將工程量成本及時反饋給設計人員，可以有效地進行成本控制，提升施工安全性。

3.3 現場模擬

BIM 模型建立后，可以對工程進行直觀的現場模擬，尤其是在工程施工和運行維護階段通過BIM技術進行施工方案和檢查觀測、維修養護方案的模擬，可以直觀地找出工作中的重難點，尤其是通過多次模擬可以確定最優的施工方案，來保證施工質量，還可以通過三維模型于施工進度關聯來做4D施工模擬，可以避免同一工作面交叉作業時的空間于時間沖突，并且通過三維模型可以讓工程管理人員更為直觀地理解檢查觀測、維修養護工作的重點。

4 結論與探討

本文以蒙城丁花溝涵為工程實例，應用Micro Station 軟件創建了BIM 結構模型，分析了BIM 建模技術特點，探討了涵閘的建模方法，為BIM 技術應用在涵閘工程方面提供了一定的參考。

但BIM技術在涵閘工程的應用也存在一些問題，比如目前BIM 軟件大多是針對房建設計的，對房建上的常用結構（樓板、墻壁、柱）都進行了內置分類，方便用戶選取，但BIM 技術卻很少為水利工程進行專業的適配，原因大致有兩點：一是水利工程相比于房建工程市場份額較小；二是水工建筑物體積龐大，結構復雜異型結構較多。因此BIM 軟件針對水利工程進行專業的適配有待進一步研究■