陜西東莊水利樞紐引水發(fā)電系統(tǒng)BIM設(shè)計(jì)與應(yīng)用

焦小琦，毛擁政，補(bǔ)舒棋

（水利工程BIM綜合應(yīng)用獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)單位為陜西省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院）

工程概況

東莊水利樞紐工程距西安市90km，是涇河控制性水利樞紐工程，水庫正常蓄水位789m，死水位756m，總庫容32.68億m3，設(shè)計(jì)灌溉面積145.3萬畝，電站裝機(jī)容量110MW。本次BIM設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于東莊引水發(fā)電系統(tǒng)。東莊引水發(fā)電系統(tǒng)由進(jìn)水塔、引水隧洞、供水隧洞、排沙隧洞、地下廠房及開關(guān)站等建筑物組成。工程項(xiàng)目技術(shù)復(fù)雜，涉及地質(zhì)、水工、金屬結(jié)構(gòu)、水機(jī)、電氣、暖通、建筑等多個(gè)專業(yè)，地下洞室空間關(guān)系復(fù)雜，專業(yè)間協(xié)調(diào)工作量大，適合利用BIM設(shè)計(jì)技術(shù)解決工程設(shè)計(jì)中的問題，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

BIM設(shè)計(jì)與應(yīng)用

通過在設(shè)計(jì)階段運(yùn)用BIM技術(shù)，使多專業(yè)實(shí)時(shí)在線協(xié)同進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的布置、協(xié)調(diào)，從而尋找到了更加合理的設(shè)計(jì)解決方案。

項(xiàng)目總工、設(shè)總根據(jù)工程規(guī)劃成果與各專業(yè)綜合協(xié)調(diào)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，確定建筑物布置骨架后，在VPM在線環(huán)境完成總體骨架設(shè)計(jì)和發(fā)布，各專業(yè)人員則利用已發(fā)布總骨架進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

地勘專業(yè)人員建立了地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水位模型；道路專業(yè)人員將公路軟件完成的道路設(shè)計(jì)成果導(dǎo)入VPM平臺(tái)；水工專業(yè)人員根據(jù)地形地質(zhì)條件及總骨架進(jìn)行水工建筑物的布置；水機(jī)、電氣專業(yè)設(shè)計(jì)人員利用陜西省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院建立的設(shè)備模板庫和管路模板庫，根據(jù)工程總體控制的空間位置、尺寸，布置設(shè)備及管路；建筑、結(jié)構(gòu)、消防、通風(fēng)專業(yè)設(shè)計(jì)人員在VPM平臺(tái)上同步進(jìn)行出線平臺(tái)的綜合樓、GIS樓建筑物以及相應(yīng)的消防和通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；金屬結(jié)構(gòu)專業(yè)人員依據(jù)設(shè)備的控制條件，擬定閘門、埋件、啟閉機(jī)設(shè)計(jì)尺寸，使用參數(shù)化方法進(jìn)行閘門優(yōu)化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行二維圖紙出圖。

東莊引水發(fā)電系統(tǒng)三維布置圖

東莊水利樞紐引水發(fā)電系統(tǒng)布置圖

地下電站廠房縱剖面及廠房內(nèi)水機(jī)、電氣、暖通、消防布置

工程三維模型為方案匯報(bào)、技術(shù)交流、圖紙校審提供了很大方便，實(shí)現(xiàn)了土建專業(yè)與機(jī)電、金結(jié)專業(yè)之間的三維協(xié)同，完善了以VPM為主平臺(tái)，綜合其他BIM應(yīng)用軟件的協(xié)同設(shè)計(jì)解決方案，提高了工程設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

特點(diǎn)與創(chuàng)新

①利用VPM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了BIM正向設(shè)計(jì)，提高了協(xié)同效率，完成了傳統(tǒng)CAD技術(shù)做不到的信息傳遞。在方案前期審查會(huì)中，利用CATIA，僅花費(fèi)1天時(shí)間即完成了地下電站廠房方案比較，為方案確定爭取了時(shí)間。

②利用模型進(jìn)行碰撞檢查、虛擬漫游，優(yōu)化了機(jī)電布置，減少了設(shè)計(jì)誤差。

③利用CATIA總骨架控制下級(jí)骨架，實(shí)現(xiàn)了自上而下設(shè)計(jì)的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。

④通過水工專業(yè)模板庫和CATIA知識(shí)工程，快速完成水工建筑物單體設(shè)計(jì)。

⑤利用MIDAS進(jìn)行地下洞室群有限元開挖設(shè)計(jì)及穩(wěn)定計(jì)算，并進(jìn)行了地下洞室開挖順序施工模擬。