基于Tekla BIMsight的碰撞檢測(cè)在地下結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

彭曙光

(安徽建筑大學(xué)，合肥 230601)

現(xiàn)在地下結(jié)構(gòu)的施工圖紙仍然采用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)，限于設(shè)計(jì)者空間想象力的限制及地下工程本身的復(fù)雜性，施工圖紙必然存在各種各樣的缺陷，最典型的就是各專(zhuān)業(yè)構(gòu)件之間的碰撞問(wèn)題，這些缺陷或失誤導(dǎo)致設(shè)計(jì)的變更、成本增加、工期延誤甚至工程事故。采用基于參數(shù)模型整合各種項(xiàng)目相關(guān)信息的BIM設(shè)計(jì)可以加強(qiáng)各專(zhuān)業(yè)之間的溝通，采用的三維模型及碰撞檢測(cè)在一定程度上可防范這些錯(cuò)誤的發(fā)生，但由于種種原因，目前BIM設(shè)計(jì)尚未大量使用。在設(shè)計(jì)階段，通過(guò)二維圖紙及設(shè)計(jì)說(shuō)明將大量信息傳遞給施工單位后，各種碰撞問(wèn)題隨機(jī)出現(xiàn)，這些問(wèn)題是影響工程成本與資金風(fēng)險(xiǎn)的重要原因之一。如果在施工前及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正這些問(wèn)題，可避免不必要的損失。

施工階段，在計(jì)算機(jī)中建立虛擬的三維地下空間模型，利用碰撞檢測(cè)工具加以檢測(cè)，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工方案，對(duì)結(jié)構(gòu)偏差進(jìn)行檢查，可有效地減少施工過(guò)程中的碰撞。但建立三維的地下結(jié)構(gòu)模型需要專(zhuān)業(yè)的建模知識(shí)及對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的了解，而大部分的施工人員并不具備，而基于草圖設(shè)計(jì)的Sketch-Up軟件簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大、易于擴(kuò)展、具有大量免費(fèi)插件的特點(diǎn)，給廣大施工人員提供了一個(gè)較好的選擇。

1 實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 基于Google SketchUp軟件的建模

Google SketchUp(以下簡(jiǎn)稱SketchUp)是一款簡(jiǎn)單易用的三維建模工具，最初主要用于建筑方案的創(chuàng)作，隨著其版本的更新，功能不斷強(qiáng)大，加上其強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)能力 ，其使用范圍逐漸擴(kuò)展到建筑、規(guī)劃、園林、景觀、室內(nèi)及工業(yè)設(shè)計(jì)等諸多領(lǐng)域。

利用SketchUp建模時(shí)，一般是通過(guò)推拉功能將平面形體生成3D幾何體，其功能包括快速生成任何位置的剖面，使設(shè)計(jì)者清楚地了解模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以隨意生成二維剖面圖并快速導(dǎo)入AutoCAD進(jìn)行處理，并可與 AutoCAD、Revit、3DMAX及 PIRANESI等軟件結(jié)合使用，快速導(dǎo)入和導(dǎo)出DWG、DXF、JPG及3DS格式文件，實(shí)現(xiàn)不同軟件之間的數(shù)據(jù)交互。

地下結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，各種地質(zhì)體、新建的結(jié)構(gòu)構(gòu)件、施工設(shè)備、水暖電管線、原有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量眾多，空間關(guān)系復(fù)雜，進(jìn)行碰撞檢測(cè)使用的模型要求尺寸及空間定位精確。為解決這個(gè)問(wèn)題，直接導(dǎo)入二維的CAD格式的基坑平面圖和立面圖，然后按照其尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)建模，避免尺寸誤差而影響檢測(cè)結(jié)果。

2.2 基于Tekla BIMsight軟件的碰撞檢測(cè)

Tekla BIMsight(以下簡(jiǎn)稱BIMsight)是法國(guó)Tekla公司開(kāi)發(fā)的模型檢測(cè)和信息化交互的工具?？捎糜诮ㄔ旌驮O(shè)計(jì)時(shí)對(duì)BIM項(xiàng)目的檢測(cè)與溝通，其最主要的功能可概括為3個(gè) C:合并模型(Combining models)，檢查碰撞(Checking for conflicts)及溝通(Communicating)。本文主要利用它高效的碰撞檢測(cè)功能。用此工具可以在掌上和PC等設(shè)備上直接瀏覽和檢測(cè)BIM模型并及時(shí)交互和修改。其支持的模型文件有SketchUp創(chuàng)建的skp格式和其他的BIM模型文件格式。

利用BIMsight軟件進(jìn)行碰撞檢測(cè)的流程是:首先在BIMsight中創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，將SketchUp創(chuàng)建的模型skp格式文件或?qū)С龅膇fc格式文件輸入到項(xiàng)目中，設(shè)置碰撞檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行檢測(cè)，查看碰撞檢測(cè)的結(jié)果，對(duì)檢測(cè)的結(jié)果增加注腳和說(shuō)明，最后將檢測(cè)結(jié)果保存并發(fā)送給建設(shè)方或其他專(zhuān)業(yè)的項(xiàng)目參與方，以此進(jìn)行信息的傳遞和溝通。在檢測(cè)過(guò)程中，還可以進(jìn)行尺寸的測(cè)量和標(biāo)注，通過(guò)調(diào)整視圖進(jìn)行縮放和視角轉(zhuǎn)換以觀察碰撞的細(xì)節(jié)。

3 應(yīng)用實(shí)例

某隧道長(zhǎng)42 m，凈空寬6 m，高2.5 m，采用“新奧法”原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，圓弧拱襯砌，擋墻式洞口。由于穿越地層為雜填土和淤泥質(zhì)雜填土，穩(wěn)定性差，易坍塌，隧道埋深淺等原因，施工時(shí)采取了超前鋼管棚及小導(dǎo)管注漿等支護(hù)措施。

本工程位于市中心位置，地下情況非常復(fù)雜，原有的電信、電力、雨水、給水、燃?xì)獾裙芫€眾多并互相交織，除此之外，還有一處廢棄的防空洞的混凝土墻體。由于各種專(zhuān)業(yè)圖紙均是平面圖并且相互獨(dú)立，施工前無(wú)法用簡(jiǎn)單的方法判斷彼此之間是否有沖突的地方。為此，利用精確尺寸的平面圖紙?jiān)赟ketch-Up中創(chuàng)建了三維模型，從圖1(局部)可以看出有部分明顯交錯(cuò)的地方，但沖突程度難以辨識(shí)，還有一些無(wú)法直接從三維模型上看出，需要借助于BIMsight等專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)軟件。

建模時(shí)各專(zhuān)業(yè)管線、結(jié)構(gòu)體、地質(zhì)體采用相同的坐標(biāo)系統(tǒng)和單位，然后將各專(zhuān)業(yè)模型文件導(dǎo)入BIM-sight軟件中，考慮了施工誤差，可將碰撞的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置同樣的誤差或略有放大。為避免過(guò)于復(fù)雜的模型影響操作，檢測(cè)過(guò)程中可以通過(guò)關(guān)閉某類(lèi)模型全部或局部的可見(jiàn)性。

從檢測(cè)結(jié)果看，一共顯示有23處沖突。經(jīng)細(xì)節(jié)上的檢查和復(fù)核，最后確認(rèn)可能造成施工嚴(yán)重后果的有5處，特別是原有的燃?xì)夤艿兰皬U棄的防空洞墻體與超前支護(hù)的小導(dǎo)管有嚴(yán)重沖突。利用BIM-sight的尺寸測(cè)量和標(biāo)注工具，可以檢測(cè)碰撞的程度(圖2)。根據(jù)這些檢測(cè)結(jié)果，經(jīng)多方協(xié)商，及時(shí)修改設(shè)計(jì)，在后續(xù)的施工中，經(jīng)局部的開(kāi)挖檢查，也證實(shí)了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖2 檢測(cè)碰撞的程度

4 結(jié)論

對(duì)于復(fù)雜的地下結(jié)構(gòu)，采用尺寸精確的二維圖紙導(dǎo)入SketchUp等三維建模軟件，創(chuàng)建各專(zhuān)業(yè)構(gòu)件的三維空間模型后，導(dǎo)入功能強(qiáng)大的BIMsight軟件，可對(duì)模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)。在BIM技術(shù)尚未完全推廣和應(yīng)用的今天，為解決設(shè)計(jì)與施工中的技術(shù)問(wèn)題，采用這種碰撞檢測(cè)方案，為技術(shù)人員及工程各參與方的有效溝通提供了一種可行的解決途徑。

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