基于CIVIL 3D的防波堤工程量計算分析

鄒建強，樊亮亮

（中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510230）

引 言

防波堤作為港口建設重要組成部分，其工程量計算將極大影響工程造價預算，進而影響項目投標、施工設計。防波堤傳統計算方法是基于二維模型統計工程量，因此通常忽視地形變化并且對防波堤轉彎、過渡等異形結構段進行簡化，采用特定斷面計算某個區域的工程量，與實際存在一定差異。CIVIL 3D通過實測地形點生成地形曲面，可以考慮地形變化對工程量的影響，并且能根據防波堤軸線和堤頂高程考慮防波堤轉彎和過渡等異型部分。基于CIVIL 3D構建的BIM模型直觀精準，真實反映防波堤實際情況。綜上本文提出基于CIVIL 3D和SUBASSEMBLY COMPOSER軟件構建防波堤BIM可視化模型來提取防波堤工程量。

1 防波堤建模

1.1 傳統計算模型

防波堤傳統計算方法是采用斷面法原理計算，根據防波堤斷面形式，挑選典型橫斷面根據公式計算：

式中：

V為防波堤工程量（m3）；

A0、A1、…、An為防波堤計算斷面面積；

L0、L1、…、Ln-1為防波堤計算斷面間距。

1.2 BIM建模流程

CIVIL 3D的建模首先需要建立曲面，曲面采用Delanuney三角剖分法，該方法相對精確，曲面建立有三種方式：原始測量數據（txt文件）；電子地形圖（等高線、特征線）；帶有高程的CAD點、線、塊、文字等。第二建立防波堤軸線，確定軸線的方向、里程、分段等。第三進行防波堤縱斷面設計，確定堤頂高程設計線。第四基于SUBASSEMBLY COMPOSER軟件設計防波堤橫斷面，創建必須理清斷面邏輯關系，創建完導入CIVIL 3D軟件，生成防波堤三維模型。過渡段和堤頭段需要在軟件中特殊處理。建模基本思路見圖1。

圖1 建模流程

2 實例與結果分析

2.1 項目概況

本文以某海外港口建設項目為例，該項目是在原有舊港區西側新建一個集裝箱碼頭，中間防波堤需要在原有基礎上擴建。防波堤采用拋石斜坡堤結構，護面采用ACCROPODE人工塊體。

2.2 建模與分析

基于勘察測得水深點，通過CIVIL 3D軟件建立了該項目的三維原始曲面見圖2，并基于SUBASSEMBLY COMPOSER軟件建立防波堤橫斷面，見圖3。將橫斷面導入CIVIL 3D軟件，通過裝配并提取實體后得到防波堤三維模型見圖4，其中堤頭部分需要基于CIVIL 3D軟件的功能進行額外3D建模，過渡段部分通過軟件過渡功能讓其自動生成。較難處理的是防波堤與原有防波堤連接部分，需要綜合運用到軟件的3D功能進行建模，見圖5。

圖2 某港口防波堤橫斷面

圖3 某港口地形剖面示意

圖4 某港口新建防波堤BIM模型

圖5 某港口防波堤BIM模型三維斷面

通過對比構建原有防波堤模型提取工程量和實際對比得出，模型誤差在3.6%以內，驗證模型有效性，詳見表1。表2對比了傳統工程量計算和BIM建模所提取工程量計算結果，兩者計算結果相差在7.1%以下。造成差異的主要原因是由于傳統方法忽視地形變化，并且在彎曲段和過渡段計算誤差較大，而采用基于CIVIL 3D建模得到的防波堤工程量考慮地形變化等各種因素，統計更加精準有效。

表1 驗證BIM建模有效性

表2 BIM建模和傳統計算方法對比

3 結 語

本文提出基于CIVIL 3D和SUBASSEMBLY COMPOSER軟件構建某海外港口防波堤BIM模型，并將其運用于正向設計中，通過對比BIM模型提取的工程量與傳統方法計算工程量得出以下結論：

1）相對于傳統計算方法得出的工程量，基于CIVIL 3D軟件構建的防波堤模型考慮了地形變化，彎曲段和堤頂高程等因素，統計結果更加精準，為項目投標、設計和施工提供參考；

2）通過該項目實際設計經驗，基于CIVIL 3D構建的防波堤模型可以更加直觀展現給業主和咨工，可以更好解決業主和咨工相關疑問，對推動設計、施工審批流程具有很好幫助作用。