基于BIM技術的運河航道整治工程實踐研究

朱文博

摘 要：在運河航道整治工程中，BIM技術的出現可以顯著提升整個工程項目的施工效果，具有深遠影響。在本次研究中，本文將采用實例分析法，結合工程項目實例，分析了BIM技術的應用路徑及其技術要點，希望為類似項目提供支持。

關鍵詞：運河航道;BIM技術;整治工程

中圖分類號：U61? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）10-0065-02

當前社會快速發展使市場對航運的需求不斷提高，為了能夠適應社會的這種需求，做好運河航道的整治成為各地區關注的重點內容。隨著現代技術的發展，BIM三維建模技術因為具有可視化以及協同管理的優點，在運河航道整治中發揮著重要作用，是提高河道整治效果的關鍵，值得關注。

1 工程項目簡介

某運河的整治全長為5.39km，主要建設內容包括新建護岸、水下方的疏浚以及水上方開挖等，為了更好地適應當地未來航運發展要求，該項目中新建護岸結構為樁基承臺式護岸、格賓護岸為主，但是在整個工程項目設計階段發現，因為施工區域河道走向的特殊性以及地質條件的影響，整個場地的施工區域分散且存在不同的護岸類型，尤其是斷面過渡段結構更加復雜，導致整個整治工程面臨較大的難度，這對整個工程項目的開展產生不良影響。為了能夠進一步提高該項目的河道整治效果，相關技術人員決定采用BIM技術。

2 BIM技術在河道整治中的應用

2.1地形曲面的構建

在該項目中，因為項目所在地的地形條件復雜并且普遍為帶狀分布的模式，臨近存在大量的待勘測區域，在常規的技術手段下，施工圖紙平面并不能完整的展示項目地形特征，對整個項目的開展產生直接影響。針對該問題，技術人員利用BIM技術的Civil軟件對項目所在地的地形進行處理，在采集測繪文件的資料后，將其中的關鍵地形以及航道資料轉變為三維數據，最終形成了三維曲面，形成三維實體，確保工程項目的地形可以清晰的展示在全體人員面前[1]。

針對該要求，該項目技術人員通過RTK以及全站儀等設備對項目所在區域的地形資料進行全面探查，將探查資料上傳到Civil軟件中之后通過三角網曲面算法形成工程地形曲面結構圖，之后根據已經采集的等高線、高程點、地面水系等修正曲面，這種方法顯著提高了其中的數據精度，并將三維曲面轉變為三維實體結構，這種方法基本構建了運河航道工程的骨架框架結構，為下一階段的模型搭建等提供了必要的支持。

2.2三維航道的建模

因為本項目涉及水下疏浚以及航道整治的項目，再加之護岸數量多且在河道兩側位置交替分布，部分護岸也需要考慮到傳播停泊的要求，因此整個項目中必須要對航道邊線做進一步處理，通過開挖、延伸的方法來完善航道的功能。所以針對該要求，該項目在航道模型的構建中也重點考慮到了各類護岸與護底的走勢變化情況，并進行了相對應的三維建模，具體內容包括：①經部件編輯器以及疏浚、護岸的結構信息，在BIM軟件的可視化編程中形成了航道的斷面結構圖，該結構圖中包含了點、線、面等關鍵資料，在邏輯目標與連接代碼的支持下可以構建多個標準化的航道部件;可以精準定位航道的中心線并形成相應的路線偏移以及縱斷面結構設計，與護岸的樁號值對應。②將航道部件資料導入到Civil軟件中之后獲得“裝配”構建，經邏輯目標自動尋找航道邊線以及高程信息后實現精準放樣，最后通過連接代碼可以直接獲得航道的曲面資料，結合本項目的實際情況，其詳細資料如表1所示。

將航道部件資料導入到Civil中或者護岸邊線資料，例如通過上文介紹的數據處理過程進行放樣，獲得護岸的曲面資料，最后此部分資料通過與工程前曲面以及航道曲面之間的整合就可以直接提取航道的關鍵信息。在整合過程需結合疏挖部位的數據進行判別，并所有低于疏浚斷面的地形資料可以保存，高于該標準的位置可替換，最終根據整個項目的具體資料，獲得工程項目的實際資料獲得參數數值，詳細內容如表2所示。

根據表2的資料在Civil中建立三角網體積曲面之后，可以根據工程項目開始之前、開始之后的地形曲面為基準面進行對比分析，根據分析的結果可以直接獲得曲面的土石方等關鍵項目數據[2]。因此從數據處理過程來看，與傳統的方法相比，該方法無論是計算的精度還是效率等均有顯著提升，并且該技術可以展示三維土石方的空間分布情況，方便技術人員做更全面的技術交底，最終為提高運河航道整治效果奠定基礎。

2.3護岸模型的創建

2.3.1構建3D護岸模型資料

在BIM技術中通過模型分析的方法可以利用部件編輯器完成護岸斷面的數據處理。針對該技術的這一特性，在本次研究中將結合參數化的設計方法，通過編輯器在輸入、輸出參數之后根據項目實際情況選擇增設邏輯目標以及對應的造型代碼，通過上述連續的數據處理可以在Civil軟件中完成道路參數的放樣，并沿著指定的設計路線而形成三維護岸的數據模型，突顯了數據處理的優勢。

而根據對該項目中的護岸模型進行評估后，本文發現在BIM技術的支持下，護岸模型可以做連續的覆蓋，尤其是在轉折條件下具有滿意的過渡效果，其優勢主要表現為：①該模型能夠與航道的地形資料相對應，在模型分析期間能夠針對不同路線有規律的布點，在創設模型之后可以針對地形的變化實現自動關聯以及動態更新等，所以在地形數據處理中可以避免因為地形變化問題而造成的模型重建，數據處理能力很強。②通過部件編輯器可以直接創設護岸的斷面結構，并且針對其中的錯誤數據可以由工作人員自行更改，降低了對后續設計工作的影響[3]。

2.3.2通過Revit創建護岸模型

在該項目中考慮到水運工程結構的特殊性，在本次研究中根據設計需求以及現場的實際情況創設了護岸的構件參數化族，在數據處理中通過改變族以及項目參數的外觀可以避免重復建模的問題，提高了數據處理效果。同時在BIM模型的施工計量環節，通過Revit軟件可以直接查閱構件的ID值，與常規技術相比，該方法可以更加直觀地了解不同狀態下結構的參數資料以及護岸在其他環境下的數據變化情況;或者通過工程量清單，可以匯總各個構件的ID值信息，方便從全局上掌控Recit護岸的關鍵資料，例如該項目在創建護岸模型資料，所獲得的構件ID值如表3所示。

2.4目標函數的構造

在運河航道工程項目中，施工成本問題一直是項目管理工作中必須要考慮的因素，所以該項目在BIM技術建模期間為了達到控制成本的目的，先對項目做目標函數的解析，其詳細結構如公式（1）所示。

2.5效果評價

根據該項目的實際情況，在運河航道整治工程中通過BIM技術可以保證工程項目具有滿意的地形處理能力，在該項目中通過BIM技術不僅實現了地形的仿真，也能對相關項目的施工技術可行性做出評估，保證了工程技術方案的合理性。最后本文通過構造目標函數的方法，對整個項目的成本問題作出了規劃，成為提高工程項目經濟效益的關鍵，值得推廣。

3 結語

在運河航道整治工程中，BIM技術的出現可以顯著提高工程實踐能力，具有技術可行性，本文所介紹的案例項目中所采用的BIM技術手段具有可行性，可以用于工程施工的評價，具有技術可行性，值得做進一步推廣。

參考文獻：

[1]童鐘，王剛，李國杰，牛作鵬.BIM與GIS融合技術在航道整治工程中的應用[J].水運工程，2021（04）：163-168+179.

[2]葉文欣.BIM技術在航道疏浚工程設計中的應用研究[J].中國水運，2021（03）：141-144.

[3]耿治兵.沱澮河航道整治工程概念性設計[J].中國水運，2020（05）：93-94.