Civil 3D在水利水電工程施工總布置中的創(chuàng)新應用

徐英勃 云南省水利水電勘測設計研究院

1.引言

AutoCAD Civil 3D(簡稱C3D)軟件作為一款面向土木工程設計與文檔編制的軟件，旨在幫助從事水利水電工程項目、交通運輸?shù)裙こ痰耐聊竟こ虒I(yè)人員更高效、更準確、更輕松地研究與探索設計方案，并提出一致、較高質(zhì)量的工程文檔，并且一切操作均在統(tǒng)一且熟悉的AutoCAD環(huán)境中進行。

水利工程施工總體布置規(guī)劃需合理確定并統(tǒng)籌規(guī)劃為工程服務的各種臨時設施，合理用地，經(jīng)全面系統(tǒng)比較論證后選定，符合環(huán)境保護和水土保持的有關規(guī)定。涉及專業(yè)及邊界條件繁多，各專業(yè)間協(xié)調(diào)及設計流程復雜。根據(jù)C3D軟件的應用特征，提出基于C3D軟件的水利水電工程施工總布置創(chuàng)新應用方案。

2.創(chuàng)新應用方案

為了深入貫徹習近平生態(tài)文明思想，按照“多規(guī)合一”、“劃管結合”的總體思路，依據(jù)統(tǒng)籌劃定生態(tài)保護紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界三條控制線的有關要求，以及各省、直轄市針對關于工程項目施工臨時占地應不占、少占公益林地、基本農(nóng)田、草原、生態(tài)紅線的指導原則，加之征地的審批程序復雜及各級主管部門對于征地的協(xié)調(diào)難度，在施工總體布置的設計工作過程中，基于C3D軟件平臺，利用CAD、C3D、Map 3D等特征模塊，實現(xiàn)跨專業(yè)、跨軟件平臺、多領域協(xié)作，規(guī)劃、征地移民、地質(zhì)、水工、施工專業(yè)成果同步匯總集成，將水文、地質(zhì)和公益林地、基本農(nóng)田、基本草原、國家規(guī)劃礦區(qū)、生態(tài)紅線等空間邊界與主體工程建筑、施工臨時設施等施工總布置圖要素重疊，交叉比對、碰撞檢查，繼而快速實現(xiàn)樞紐布置及施工規(guī)劃。

3.特征模塊功能實現(xiàn)

3.1 CAD

通過對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案;將各種數(shù)字、文字和圖形類設計信息，存放于計算機內(nèi)、外存里，快速檢索;設計人員從草圖開始，再將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D，期間繁重工作都可以交給電腦來完成;由電腦自動產(chǎn)生設計結果，快速作出圖形，并及時對設計成果作出判斷和修改。

基于二維的基本功能可完成：平面繪圖、圖形編輯、標注尺寸、書寫文字等。

3.2 Civil 3D

C3D全面集成勘測、曲面放坡、地塊布局、道路建模、管道、土方量計算、報告、雨水分析和仿真、地理空間分析和地圖繪制、點云、可視化。

借助C 3D功能模塊，分部實現(xiàn)勘測圖形和地形三角網(wǎng)曲面創(chuàng)建、有效高程和坡面分析、自動流程化地塊生成、參數(shù)化定義的公路交通運輸系統(tǒng)動態(tài)三維模型、快速地計算土石方量以運距、流向分析確定料場和棄土場等；

3.3 Map 3D

Map 3D 具有實用的地圖制作功能，以集成 CAD(計算機輔助設計)和 GIS(地理信息系統(tǒng))信息，可以快速訪問、有效編輯以及輕松管理各種各樣的大型地理空間數(shù)據(jù)集。擁有雙向數(shù)據(jù)連接數(shù)組，可以完整展示地圖以及設置地圖樣式。

Map 3D 提供了一個開放靈活的環(huán)境，幾乎可以處理任何格式的GIS數(shù)據(jù)。dwg 和 shp 格式文件為CAD和 GIS 領域最常用的格式，使用 Map 3D，可以創(chuàng)建、管理和共享這些格式，并能保證 CAD 系統(tǒng)的精度，幫助快速實現(xiàn)樞紐布置及施工規(guī)劃。

4.創(chuàng)新方案實踐

4.1 空間邊界、地圖、衛(wèi)星影像導入集成

基于C3D軟件，在傳統(tǒng)CAD地形、地貌、水系基礎上，利用Map 3d特征模塊，導入shp格式公益林地、基本農(nóng)田、基本草原、國家規(guī)劃礦區(qū)等空間邊界；導入外部數(shù)據(jù)地圖、遙感衛(wèi)星影像、放置聯(lián)機Google Earth、Bing衛(wèi)星影像。

4.2 施工導流方案設計

C3D 擁有強大的地形處理功能，可以使用原始測點數(shù)據(jù)、等高線、dem文件、圖形對象等創(chuàng)建三維數(shù)字地形模型，然后對地形進行高程、坡面斜率、匯流分析。導入勘測數(shù)據(jù)，布設勘探線，創(chuàng)建勘探線剖面，投影工程控制點，繪制地層曲面特征線，生成地層曲面，提取生成三維地質(zhì)模型。

結合Map 3D導入shp格式的各空間邊界以及C3D創(chuàng)建的三角網(wǎng)數(shù)字地面模型和地質(zhì)模型，進行大壩上下游圍堰、導流隧洞軸線比對選線，再進行地形、地質(zhì)剖面剖切，確定大壩上下游圍堰、導流隧洞軸線，全過程實現(xiàn)可視化布置設計，快速建立準確優(yōu)化的導流設計方案。導入水工樞紐大壩、溢洪道及廠房等三維體型建模，協(xié)同施工組織進行施工總布置樞紐區(qū)方案立體規(guī)劃。

根據(jù)設計大壩、溢洪道、輸水隧洞、導流隧洞、圍堰等水工、施工建筑物開挖特征線創(chuàng)建開挖曲面，提取開挖實體與開挖邊界，生成準確施工圖和開挖土方、石方工程量。

4.3 棄渣場與料場布置

結合Map 3D導入shp格式的各空間邊界以及C3D創(chuàng)建的三角網(wǎng)數(shù)字地面模型和地質(zhì)模型，避開公益林、基本農(nóng)田、草原等空間限制，完成棄渣場、料場的選址。依托C3D強大的地形處理能力、土石方分析面板和快速縱斷面、橫斷面工具，與三維地質(zhì)模型交叉合并，高精度獲得體積報告、土石方報告。

4.4 生產(chǎn)生活區(qū)、施工工廠選址

結合Map 3D導入shp格式的各空間邊界以及C3D創(chuàng)建的三角網(wǎng)數(shù)字地面模型和地質(zhì)模型，避開公益林、基本農(nóng)田、草原等空間限制；對三維數(shù)字地形進行高程、坡面斜率、匯流分析，對場地挖填平衡、沖溝、緩坡臺地匯流、排水，結合三維地質(zhì)模型地質(zhì)災害、不利地質(zhì)條件綜合分析，經(jīng)濟合理、安全可靠的完成選址工作。

4.5 場內(nèi)交通系統(tǒng)方案

在各shp空間邊界、三角網(wǎng)數(shù)字地面模型和三維地質(zhì)模型基礎上，對地形進行高程、坡面斜率、匯流分析，根據(jù)水工永久建筑物、施工臨時設施總體布置，準確、快速、可視化進行施工道路、橋梁選線布置，高質(zhì)量完成場內(nèi)交通系統(tǒng)布置方案。

5.結語

Civil 3D軟件作為一個軟件集平臺，將shp、dwg等格式文件重疊、交叉，以其強大的兼容性為AEC專業(yè)人員提供了一個集成統(tǒng)一的設計環(huán)境，多維度協(xié)同設計的創(chuàng)新型解決方案，實現(xiàn)不同專業(yè)工作流程的無縫對接，為施工總布置參數(shù)化、信息化、集成化設計提供了一個新的思路，在水利水利工程BIM從0到1的過程中，給出了一個可行的方向。