BIM在长江航道整治工程应用现状及前景展望

BIM在长江航道整治工程应用现状及前景展望
发表时间：2018-05-11T11:11:58.367Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第3期作者：阎成栋[导读] 优化设计流程，转变设计重心，设计成果能够贯穿整个项目管理及维护生命周期，数十倍的提高了生产力。

长江南京航道工程局江苏南京 210000 摘要：航道整治BIM技术已经广泛运用在长江、黄河等众多航道整治设计项目中，经过多年的探索实践和发展，慢慢完善并在设计工作中得到推广，已取得了很好的反响。

本文以长江项目为依托，总结了BIM技术在水运设计中的应用方法及流程，为类似工程提供可鉴经验。

关键词：BIM；长江航道整治工程；应用现状；前景1BIM在航道整治中应用现状BIM在公路水运基础建设项目中应用日渐增多，BIM在长江航道整治工程建设中已悄然发力。

长江南京以下12.5m深水航道二期工程中不同阶段的设计工作和项目管理中通过应用BIM技术，高质高效地完成了设计任务和工程项目管理工作。

在建的长江下游黑沙洲水道航道整治二期工程、长江下游安庆河段航道整治二期工程，实践应用BIM技术，包括建立BIM施工管控平台，完成施工BIM模型、竣工BIM模型以及施工中各重大节点工期阶段BIM模型的更新及维护，利用平台基于BIM模型进行进度、费用、质量、安全、档案管理和培训等，开启了BIM应用的新阶段。

“十三五”长江航道整治重点建设项目从前期工作开始大力推广应用BIM技术，例如，2017年11月8日，作为“645”工程先导项目的长江中游蕲春航道整治工程开工建设。

工程开工伊始，长江航道整治中心在工程交底会和第一次工地例会上专项安排了BIM技术交底，明确要求在蕲春工程中全面推广运用BIM技术进行施工全过程管理，确保施工过程管理更加精细化、程序化、规范化；长江干线武汉至安庆段6.0米水深航道整治工程工可阶段研究中试点使用BIM技术。

特别是长江上游铜鼓滩-宜宾大桥河段航道整治工程前期工作中，四川省交通运输厅交通勘察设计研究院自主研发的BIM设计平台，实现了模型创建、智能三维航线可视化设计、整治建筑物设计、工程量统计和出图等，大幅提高了航道整治工程的设计效率和品质。

2BIM技术在长江航道整治工程中的应用2.1应用线路
本次研究以长江上游铜鼓滩—宜宾大桥河段航道整治工程为项目依托，首先，基于Infraworks平台创建三维数字地形模型，再结合Civil3D精确的测绘地形模型，直观的布置航线及航槽。

设计工作的参数化、智能化为设计变更及应急抢治工作节约了大量的时间和人力，数十倍的提高了生产效率。

2.2航道整治数字地形的建立在构建BIM模型之前首先需要对多来源的测绘数据进行处理，构建数字地形模型。

数据主要包括1∶2000实测水下地形图，最高0.6m分辨率卫星影像，90m分辨率数字高程DEM云数据，数据坐标系统多样化，通过自定义坐标系统配合卫星影像，高效地对数据进行坐标配准。

2.3沿江桥梁及码头结构Ｒevit设计构建沿江码头及桥梁模型标准族库，通过Dynamo命令流调用Ｒevit构件进行结构参数化建模，规模化批量形成柱、梁、桩等结构框架，通过几何参数设计和调运，快速生成码头前沿框架结构、桥梁上下部结构以及复杂的悬索异形结构，见图1，节约了大量搭建模型的时间。

图3沿江码头及桥梁Ｒevit结构模型构建2.4航道整治标准化部件定制根据道路设计的原理，运用SubassemblyComposer部件编辑器定制符合各种情况的疏浚、筑坝、护岸等整治建筑物及河床演变的参数化标准部件，在携带通用程序的dwg文件上设置所有需要的标签标注及样式，制定Civil3D标准dwt模板，流水线生成河床演变及整治建筑物平面图、纵断面图、横断面图，智能化统计相关工程量并完成设计图纸的出图工作。

基于Civil3D标准模板的横断面及纵断面携带了整治建筑物的几何模型和全部信息，包括所有的标注标签相关参数及工程量等。

程序配合模板的使用，是传统繁杂的设计工作流水线生产的基础，一劳永逸，这也是引领整个行业从以往的大量人工云集的粗放型生产迈进今天的智能化快速设计的核心工作，打开了航道整治工程标准化、智能化、参数化的大门，完成从制图员到设计师的飞跃。

2.5智能化整治建筑物及冲淤分析设计通过平面、纵断面、横断面图进行参数化整治建筑物及冲淤分析设计。

对于整治建筑物，设置整治建筑物相关参数，实现方案自动变更，基于Civil3D三维地形曲面模型的部件程序，可以实现自动识别疏浚范围、整治建筑物挖填方边界以及各种材质土石方等；对于河床演变冲淤分析，部件在拾取到河道中心线后，可批量同时剖切任何间距的与河床中心线垂直的横断面，多年份一键叠加生成，对比明显，此外，还可生成任何一个区域的冲淤深度、冲淤量及深泓线变化图等。

无论是整治建筑物还是河床演变，最终都能自动完成行列整齐美观且标注齐全的图纸，并能达到出图要求。

2.6智能化工程量统计及出图
对于整治建筑物，通过地形曲面结合部件程序里预先设置好的代码可以自动计算疏浚及整治建筑物不同部位及不同材质的工程量，生成工程量统计表，见图2，计算结果精确，避免了传统断面法统计工程量的失误及庞大工作量；对于河床演变，通过建立任何两个年份或月份河床的三角网体积曲面，可以自动计算该曲面的冲刷量和淤积量，并精确的在平面布置图中用不同的颜色及等值线显示出来，这是传统工作不能达到的。

图2智能化统计工程量
2.7BIM的协同设计实践
在传统的二维设计中很难实现团队合作，结合本项目实际情况建立了一套协同设计体系，以保证多专业、多软件平台之间的顺利配合。

基于Civil3D平台的航道数字体系使用数据快捷方式完成各个环节协同的设计，可以将团队各个专业的设计成果实时共享并调用已有的成果，实时更新，基于Ｒevit平台的结构使用工作集的方式协同调用，Civil3D、Ｒevit和Infraworks软件平台之间使用基于CAD的外部引用进行协调。

3BIM在航道整治设计中的应用特点
a）GIS系统的应用。

BIM与GIS完美结合，还原项目地形地貌，给人身临其境的真实感，为三维可视化设计提供数据支持，提高工作效率。

b）Civil3D发散性思维模式的启用。

把适用于道路设计的Civil3D引入到航道整治设计工作中，在道路设计原理的基础上，研发出适用于航道疏浚、整治建筑物及河床演变的万能部件及模板，使航道整治设计工作从原始的粗放型迈进智能化生产，极大提高了生产力。

c）参数化设计。

通过航道整治参数化设计能极大提高生产效率，解放出大量的时间用于设计方案决策阶段，使设计能更好的服务于工程需求。

结束语
针对传统航道整治设计工作无专业辅助工具，工作繁琐易出错，方案变更导致海量重复工作，设计周期中大量的时间用于二维制图，方案研究时间仓促等不足，进行了基于BIM平台的全新技术研究，最终实现三维可视化、协同化、参数化、精细化、标准化、智能化设计，优化设计流程，转变设计重心，设计成果能够贯穿整个项目管理及维护生命周期，数十倍的提高了生产力。

参考文献
[1]黄恺，潘剑波.基于bim的航道改造对船舶通航能力影响建模[J].舰船科学技术，2018，40（02）：76-78+82.
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[3]袁立莎.BIM技术在航道整治工程中的应用研究[J].港工技术，2016，53（04）：20-24.。