基于 BIM 技術(shù)的河湖庫水系連通工程設(shè)計

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摘要：文章對河湖庫水系連通工程進(jìn)行 BIM 模型項目設(shè)計，管網(wǎng)和進(jìn)水池設(shè)計使用 AutoCAD Civil 3D 軟件進(jìn)行 BIM 模型創(chuàng)建及二維出圖;泵站等建筑物設(shè)計使用 Revit 軟件進(jìn)行 BIM 模型創(chuàng)建及二維出圖;基于 SketchUp 軟件進(jìn)行管理房等建筑物 BIM 模型創(chuàng)建和景觀設(shè)計。另外針對河湖庫水系連通工程長距離和高揚程的特點，文章總結(jié)工程設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)要點。

關(guān)鍵詞： BIM;Civil 3D;Revit;SketchUp;泵站;管道

中圖分類號：TV674 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1006—7973（2022）03-0069-03

水系連通工程一般包括泵站、進(jìn)水池、進(jìn)水閘、交通橋、管理房、堤防、河道、溝渠、管網(wǎng)等多種建筑物，是一項高度復(fù)雜的工程設(shè)計項目。目前水系連通工程設(shè)計大多仍以 Auto CAD 軟件為設(shè)計工具，存在設(shè)計效率低和設(shè)計質(zhì)量一般等不足。近年來， BIM 技術(shù)逐漸地應(yīng)用到水利水電工程中，目前仍處于初步探索應(yīng)用階段。本文以棗莊市某河湖庫水系連通工程為例，采用 BIM 技術(shù)進(jìn)行整個項目設(shè)計，大幅度地提高了設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率，縮短了整個項目的設(shè)計周期，彌補了傳統(tǒng)設(shè)計中存在的許多問題。

1項目概況及關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計要點

1.1項目概況

棗莊市某河湖庫水系連通工程一期實施泵站工程和供水干線工程，工程總體布置為：在引渠東側(cè)擴(kuò)挖新建進(jìn)水池，進(jìn)水池西側(cè)新建濾水堤并在濾水堤上新建進(jìn)水閘，進(jìn)水池東側(cè)新建一座泵站，進(jìn)水池東南側(cè)新建一座交通橋，進(jìn)水池北側(cè)場地新建管理房;供水管道從袁河泵站出發(fā)，先后跨京滬鐵路、京臺高速、京滬高鐵至郯薛公路，沿郯薛公路向東穿越周營大沙河至王樓沙河上游，東線管道總長15.9km。

供水管網(wǎng)雙管并排樹形布置，出泵站后樁號1+550處東、西管道分開布置。東線全長15.9km，其中樁號0+000～10+050段采用Φ1020*10鋼管（內(nèi)層熱熔結(jié)環(huán)氧樹脂涂層外加強級3PE 防腐），樁號10+050～15+892段采用 DN800*PN0.8MPa 鋼絲網(wǎng)增強聚乙烯管;西線全長8.6km，利用現(xiàn)有管道7km，新建供水管道樁號0+000～1+624，全長1.624km，采用Φ720*8鋼管（內(nèi)層熱熔結(jié)環(huán)氧樹脂涂層外層加強筋聚乙烯涂層）。

泵站分高揚程機(jī)組和低揚程機(jī)組，共設(shè)2條管路。其中高揚程機(jī)組設(shè)1條管路為東線管網(wǎng)供水，設(shè)計流量1.158m3/s，設(shè)計揚程為87m;低揚程機(jī)組設(shè)1條管路為西線管網(wǎng)供水，設(shè)計流量0.579m3/s，設(shè)計揚程為49m。

1.2關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)要點

本項目供水工程的特點為長距離和高揚程、結(jié)合南水北調(diào)東線一期供水工程的經(jīng)驗，本文給出供水工程的關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)要點，包含管道、管件、閥件和水泵機(jī)組等設(shè)計要點。

（1）鋼質(zhì)管道的連接全部采用焊接，鋼絲網(wǎng)增強聚乙烯管采用電熱熔焊接，管道應(yīng)采用防腐設(shè)計，本項目鋼管采用內(nèi)層熱熔結(jié)環(huán)氧樹脂涂層外加強級3PE 防腐。

（2）管件主要包括彎頭、等徑三通、異徑三通和異徑直通等，管件的材質(zhì)同連接管材的材質(zhì)，管件的連接全部采用法蘭連接。

（3）閥件主要包括檢修閥、排氣閥、排水閥、流量控制閥和伸縮節(jié)等，其中排氣閥分為彌合水錘預(yù)防閥和復(fù)合進(jìn)排氣閥，彌合水錘預(yù)防閥應(yīng)通過水錘計算，在產(chǎn)生彌合水錘的位置布置，復(fù)合進(jìn)排氣閥建議500～1000m 布置一個，穿越河道時，河道兩側(cè)都應(yīng)布置復(fù)合進(jìn)排氣閥。

（4）水泵機(jī)組應(yīng)布置止回閥，本項目采用液控止回硬密封半球閥（閥體、閥蓋材質(zhì)為球墨鑄鐵），該球閥配備液壓控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)兩階段關(guān)閉的液壓操作。

2 BIM 技術(shù)路線及項目應(yīng)用

設(shè)計單位專業(yè)分工明確，實行項目負(fù)責(zé)人制度。本項目設(shè)計涉及水工、建筑、機(jī)電、橋梁、景觀園林等專業(yè)，各專業(yè)負(fù)責(zé)人按照項目分工完成各自的 BIM 模型創(chuàng)建及二維出圖，項目負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)整個項目 BIM 模型的匯總與校核。

管網(wǎng)設(shè)計使用 AutoCAD Civil 3D 進(jìn)行 BIM 模型創(chuàng)建及二維出圖;進(jìn)水池設(shè)計使用 AutoCAD Civil 3D 進(jìn)行 BIM 模型創(chuàng)建及二維出圖;泵站設(shè)計使用 Revit 軟件進(jìn)行 BIM 模型創(chuàng)建及二維出圖;建筑專業(yè)使用 SketchUp 進(jìn)行管理房 BIM 模型創(chuàng)建;橋梁使用 Revit 軟件進(jìn)行 BIM 模型;附屬建筑物均使用 Revit 軟件提供 BIM 模型，景觀園林專業(yè)依據(jù)提供的管網(wǎng)、泵站、管理房、交通橋等 BIM 模型使用 SketchUp 進(jìn)行景觀設(shè)計。

2.1基于 AutoCAD Civil 3D 的管網(wǎng)設(shè)計

長距離供水管網(wǎng)設(shè)計是一項工作量大、重復(fù)性強的工作，特別是由于占地、文物保護(hù)、穿越高速鐵路、普通鐵路、高速公路等風(fēng)險，初步設(shè)計和施工圖階段管線走向經(jīng)常變更，因此選擇一款方便實用的設(shè)計軟件是長距離供水管網(wǎng)設(shè)計的首要問題。本文管網(wǎng)設(shè)計基于 AutoCAD Civil 3D 軟件，以棗莊市某河湖庫水系連通工程為工程應(yīng)用實例，創(chuàng)建管網(wǎng)三維建筑信息模型進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計和計算土方量，圖紙與模型關(guān)聯(lián)而自動更新，自動完成二維出圖。

首先創(chuàng)建曲面;其次，使用工具欄的“從對象創(chuàng)建路線”創(chuàng)建管網(wǎng)路線;再次，選擇工具欄創(chuàng)建曲線縱斷面，包括原始地面線和設(shè)計縱斷面;從次，使用工具欄創(chuàng)建裝配及管網(wǎng)模型，裝配類型為溝渠，根據(jù)設(shè)計需要選擇相應(yīng)的部件并設(shè)置相應(yīng)的管徑、開挖斷面尺寸等參數(shù)，使用管網(wǎng)模型可以創(chuàng)建管網(wǎng)曲面，管網(wǎng)曲面主要用于管網(wǎng)土方工程量的統(tǒng)計;最后輸出二維平面圖和縱斷面圖圖紙。

管網(wǎng)建筑信息模型的設(shè)計流程圖如下。

2.2基于 Revit 的泵站設(shè)計

Revit 系列 BIM 軟件是一款優(yōu)秀的可參數(shù)化的三維設(shè)計軟件，已經(jīng)越來越多應(yīng)用到水利水電行業(yè)，基于 Revit 的泵站設(shè)計可極大地提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量，實現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計和信息共享。泵站建筑信息模型的設(shè)計步驟如下。

2.2.1創(chuàng)建標(biāo)高和軸網(wǎng)

首先創(chuàng)建泵站 BIM 模型前，應(yīng)進(jìn)行空間分析，創(chuàng)建合理的標(biāo)高和軸網(wǎng);泵站創(chuàng)建7層標(biāo)高，分別為進(jìn)水池底板頂標(biāo)高、泵站底板頂標(biāo)高、泵站管路中心線標(biāo)高、室外地坪標(biāo)高、F1層標(biāo)高、吊車梁標(biāo)高、屋頂標(biāo)高;然后在各自的標(biāo)高進(jìn)行軸網(wǎng)設(shè)計。

2.2.2泵站 BIM 模型的創(chuàng)建

泵站 BIM 模型實際是以族的創(chuàng)建為基礎(chǔ)，然后利用創(chuàng)建的族進(jìn)行空間布局創(chuàng)建 BIM 模型，然后利用創(chuàng)建好的 BIM 模型進(jìn)行二維出圖。泵站族分為系統(tǒng)族和可載入族兩類，系統(tǒng)族為墻、柱、梁、樓板、天花板、樓梯、欄桿扶手、門窗、管道、管件等，可載入族包括自定義的進(jìn)水池族、自定義的牛腿柱族、下載導(dǎo)入的水泵族、下載導(dǎo)入的閥件族等，自定義的族一般以公制常規(guī)模型樣板來創(chuàng)建。

2.2.3圖紙生成

平面圖通過視圖工具創(chuàng)建帶細(xì)節(jié)的復(fù)制視圖來生成，然后進(jìn)行尺寸標(biāo)注、添加高程點和坡度、使用注釋符號和添加門窗標(biāo)記等。

立面圖通過帶細(xì)節(jié)復(fù)制方位立面圖進(jìn)行尺寸標(biāo)注和添加標(biāo)高等生成。

剖視圖通過視圖創(chuàng)建剖面實現(xiàn)，然后尺寸標(biāo)注和添加標(biāo)高、文字等

2.3基于 SketchUp 的景觀設(shè)計

SketchUp 是一款適用于景觀園林專業(yè)的優(yōu)秀三維設(shè)計軟件，依據(jù)各專業(yè)提供的 BIM 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，連通工程使用該軟件進(jìn)行可視化景觀設(shè)計。

本項目景觀設(shè)計提出環(huán)境中國庭院式風(fēng)格的設(shè)計概念，將管理區(qū)建筑和景觀、整體環(huán)境和周邊環(huán)境融為一體，建筑、綠化、與人的活動作為一個整體考慮，讓樹林、建筑、草坪、廣場、水面、天空和人融為一體，形成了一個充滿靜謐、詩意的空間。辦公樓周邊景觀主題以現(xiàn)代建筑風(fēng)格為依托，建筑宅間景觀與建筑單體及道路線型相呼應(yīng)，整體景觀風(fēng)格以簡潔大氣為基調(diào)，以生態(tài)材料為主;在進(jìn)水池區(qū)域以綠化種植為主，對此區(qū)域進(jìn)行微地形營造，整體風(fēng)格以自然布局，營造精致簡約的景觀效果。

3結(jié)論

（1）本文提出一種包含泵站、進(jìn)水池、進(jìn)水閘、交通橋、管理房、堤防、管網(wǎng)等多種建筑物的水系連通工程 BIM 解決方案，使用 Civil 3D、Revit、SketchUp 等多種軟件分別建立各自的 BIM 建筑物模型，最終形成整個項目的 BIM 模型，對水利水電工程 BIM 技術(shù)的深入應(yīng)用具有借鑒意義。

（2）本文總結(jié)長距離、高揚程水系連通工程管道、管件、閥件和水泵機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)計要點，可為類似工程提供設(shè)計參考。

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