Civil 3D軟件在疏浚工程中的應(yīng)用研究

趙立鵬

摘 要：在海南鋪前大橋水域配套工程施工中，利用Civil 3D軟件建立水下地形曲面、航道疏浚模型、工程量計(jì)算、施工質(zhì)量控制等過程，介紹Civil 3D軟件在疏浚工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Civil 3D 航道疏浚 質(zhì)量分析

1.前言

建筑信息模型（ B u i l d i n g Information Modeling）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性，五大特點(diǎn)。BIM技術(shù)不是單指某個(gè)軟件，通常包含一個(gè)核心建模軟件和依據(jù)核心建模軟件的一系列軟件，如可視化、結(jié)構(gòu)分析、造價(jià)管理、進(jìn)度計(jì)劃控制等軟件。通過對(duì)比多個(gè)可實(shí)現(xiàn)BIM核心建模軟件，如Autodesk Revit、Autodesk Civil 3D等軟件，結(jié)合疏浚工程較建筑工程相對(duì)簡(jiǎn)單、以大量數(shù)據(jù)為依托的特點(diǎn)，Autodesk Civil 3D軟件能較方便的實(shí)現(xiàn)地形曲面建模，地質(zhì)分層，斷面圖，挖填方體積表等操作，且Civil 3D同CAD操作方法基本相同。

本文結(jié)合Civil3D軟件在海南鋪前大橋水域配套工程航道疏浚施工過程中的應(yīng)用實(shí)例，淺談Civil3D軟件在疏浚工程中的應(yīng)用。

2.工程概況

海南鋪前大橋水域配套工程位于海南?？谒信c文昌鋪前鎮(zhèn)的中間水域，在鋪前灣現(xiàn)有航道和防風(fēng)錨地的基礎(chǔ)上，配合鋪前大橋進(jìn)行航道擴(kuò)建和防風(fēng)錨地的搬遷。

項(xiàng)目航道入口位于鋪前灣-6.0m水深處，南至鋪前灣，縱向穿越擬建鋪前大橋工程所在位置，并在航道南端新建防風(fēng)錨地。航道總長(zhǎng)7.05km，新建防風(fēng)錨地面積約為1.36km2，并在航道兩側(cè)及錨地邊緣布置相應(yīng)的助航設(shè)施。平面位置示意圖如圖1所示。

3.建模思路及建模流程

3.1建模思路

經(jīng)查閱現(xiàn)有資料，Civil 3D在道路設(shè)計(jì)中優(yōu)勢(shì)明顯，運(yùn)用廣泛，但在疏浚工程中的應(yīng)用較少。因疏浚工程可看作水下道路開挖工程，運(yùn)用類似道路工程的建模思路，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)尺寸、邊坡坡比等要素，來建立疏浚工程模型。

3.2建模流程

根據(jù)建模思路及海南鋪前大橋水域配套工程的相關(guān)資料，航道疏浚工程的建模流程參見圖2。

根據(jù)此流程，建立的模型圖參見圖3、4、5。

4.模型分析

4.1水深分析

將根據(jù)測(cè)量結(jié)果生成的XYZ文件，導(dǎo)入Civil 3D形成現(xiàn)狀曲面，利用軟件的可視化操作排除高程異常點(diǎn)，及利用三角網(wǎng)進(jìn)行平差，使水深更接近水下真實(shí)情況（參見圖5）。

4.2工程量計(jì)算

根據(jù)浚前數(shù)據(jù)生成浚前水下地形曲面，套用利用放坡工具制作的航道疏浚模型，結(jié)合利用檢測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)生成的浚后水下地形曲面，可以快速計(jì)算出施工工程量。采用Civil 3D所計(jì)算出來的工程量與HYPACK測(cè)量軟件、CASS軟件所計(jì)算出來的工程量誤差較小，能夠滿足日常施工需要。

4.3施工質(zhì)量進(jìn)度分析

利用Civil 3D 設(shè)計(jì)要素關(guān)聯(lián)更新的特點(diǎn)，定義好縱斷面線后，生成的縱斷面圖可隨斷面要素線的移動(dòng)實(shí)時(shí)更新（參見圖6）。在施工中方便分析除固定樁號(hào)的開挖質(zhì)量外，也可較快分析各樁號(hào)之間或航道漸變處的開挖質(zhì)量，對(duì)施工進(jìn)度較慢區(qū)域或開挖效果不滿足施工要求的區(qū)域合理安排船舶進(jìn)行掃淺施工。

結(jié)合工程實(shí)際情況，航道疏浚要求超深0.4m，超寬4m，但超寬超深量不予計(jì)量。可根據(jù)實(shí)際利用Civil 3D制作出超挖模型，可查看疏浚船舶航道開挖的超寬超深量，出現(xiàn)超深或超寬情況時(shí)，及時(shí)同船舶溝通，調(diào)整施工方法，合理減少施工成本。

5.推廣應(yīng)用

5.1地質(zhì)沉降分析

可根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料將各地質(zhì)分層生成地質(zhì)坐標(biāo)文件，利用Civil 3D建立地質(zhì)模型，參見圖7。形象分析施工范圍內(nèi)各種土質(zhì)的分布情況，指導(dǎo)施工?；蛟诖堤罟こ讨校鶕?jù)地質(zhì)情況，結(jié)合堆載厚度和各種土質(zhì)的變形模量、孔隙比等，進(jìn)行分層沉降分析及整體沉降分析，指導(dǎo)施工。

5.2復(fù)式邊坡分析

在疏浚工程施工中，若出現(xiàn)需開挖復(fù)式邊坡的情況時(shí)，根據(jù)施工坡比要求，利用CIVIL 3D建立復(fù)式邊坡模型后（參見圖8），可快速進(jìn)行施工質(zhì)量分析、工程量計(jì)算等工作。

6.結(jié)論

相比利用CAD等2D軟件，結(jié)合本文介紹的Civil 3D軟件在疏浚工程中的應(yīng)用，結(jié)合其3D可視化操作，利用曲面創(chuàng)建、坡面創(chuàng)建、實(shí)時(shí)更新等功能，為疏浚工程的管理提供另一種工具，但Civil 3D在疏浚工程中的應(yīng)用前景還需工程管理者進(jìn)行相關(guān)推廣，例如沉降分析等還需另作研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉雪雷，鄭斌.應(yīng)用Civil 3D進(jìn)行航道設(shè)計(jì)及土方計(jì)算[J].中國(guó)水運(yùn)，2016（16）：247–248.

[2]江寶鋼.淺談Autodesk Civil3D軟件在工程中的應(yīng)用[J].山西建筑，2008（16）：364–365.