基于BIM的闸门基坑围护工程快速出图流程及应用_徐伟.pdf

河南水利与南水北调 2023年第5期勘测设计基于BIM的闸门基坑围护工程快速出图流程及应用徐伟（安徽三洲水利建设有限公司，安徽 宿州 234000）摘要：基于BIM技术和二次开发技术，将基坑围护工程剖面图根据支护类型创建基坑围护BIM模型和地质BIM模型，根据剖面类型分别剖切BIM模型以获取构件和地层信息，并导出为CAD文件，实现基坑围护工程剖面的快速出图。结合某闸门基坑施工案例，将上述剖面出图方法进行了应用。结果表明，这种基于BIM技术的剖面出图方法提高了出图效率和出图的准确性，并可适用于更多的应用场景。研究结果为基坑围护工程的设计提供参考。关键词：BIM技术；基坑工程；剖面出图；二次开发中图分类号：TV653文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）05-0098-02Process and Application of Rapid Drawing of Gate Foundation Pit Retaining EngineeringBased on BIMXU Wei（Anhui Sanzhou Water Conservancy Construction CO.LTD.,Suzhou 234000,China）Abstract：Based on BIM technology and secondary development technology,the foundation pit retaining engineering section BIM modeland geological BIM model are created according to the support type.The BIM model is cut separately to obtain component and stratuminformation,and exported into CAD file to realize the rapid drawing of the foundation pit retaining engineering section.Combined withthe construction case of the gate foundation pit,the above profile drawing method is applied.The results show that this profile drawingmethod based on BIM technology improves the efficiency and accuracy of drawing,and can be applied to more application scenarios.The research results provide reference for the design of the foundation pit retaining engineering.Key words：BIM technology;foundation pit engineering;section drawing;secondary development0引言随着城市建设快速发展，各类基础设施及地下空间得以迅速开发，基坑工程向着更深、更大、更复杂的方向发展，而基坑围护工程作为基坑工程的重要组成部分，其设计的要求也越来越高。剖面图作为基坑围护工程设计的组成部分，用于指导现场施工作业，剖面图的出图效率和准确性对于基坑围护工程的设计来说有着重要的意义。在计算机技术快速发展的基础上，BIM技术由于其三维可视化、协同性、模拟性、优化性以及可出图性等特点逐步走进建筑工程领域。BIM技术通过数字化技术建立工程的三维模型，该三维模型中具有与实际情况一致的信息库，信息库不仅包含构件的几何信息，还包含非几何信息等。基于BIM模型，可以进行基坑围护工程的设计及出图，达到正向设计的目的。以BIM模型为基础，通过剖切BIM模型的方式获取构件以及地层参数，然后将这些信息赋值给剖面图族模型，最后导出为CAD，实现了基于BIM模型的闸门基坑围护工程剖面出图，该方法提高了出图的效率和出图的准确性。1工程概况套闸位于城市内河，是河流最大的控制工程，周边分布众多企业。套闸闸室深13.40 m，两岸工民用厂房密集，又临近施工作业面，对照红线图，若采取支护与防渗措施，右岸基本能实现不动不拆，解决拆除难度大、矛盾多、费用高、协调难、工期长等问题。套闸左岸由于部分构筑物已占用岸上土地，外河侧闸首以内的闸室底板、导航墙底板基础已伸入岸内或紧贴岸边，无开挖支护与防渗空间，必须拆除左岸地面上部分建筑物。为了右岸的基本不拆不征、为了左岸的少拆少征，建议对两岸边采取打桩支护与防渗截水，确保在围堰闭气、基坑排降水后，两岸地面不发生沉降或发生开裂，距岸边较近地面上的工业厂房与民用建筑不出现裂缝或倾斜等。2二维设计和三维设计的比较目前基坑围护工程的设计一般采用二维设计，使用CAD出剖面图，这种出图方法有一定的局限性，具体表现如下：CAD出图的工作量比较大，工作效率低。设计过程中经常发生变更，二维设计的变更需要在每一张图纸中进行修改，工作量大且繁琐，变更的结果很难保证正确性和统一性。二维设计图纸之间的关联性不够，可视化效果不好，沟通效率低。二维设计各个图纸之间相对独立，对于同一个三维模型在不同平作者简介：徐伟（1985）,男，工程师，研究方向：施工技术或管理。98河南水利与南水北调 2023年第5期勘测设计面中进行表达，难以直观体现设计意图和施工风险点。二维设计的准确性往往需要靠经验来决定，主观性比较强，且不容易发现设计阶段的错误，设计的准确性难以保证。二维设计将三维的模型在二维视图中进行表达，施工的过程则是施工人员将二维模型映射成三维模型，这两个过程难免会有一些偏差，而这些偏差不容易被发现。二维设计与勘察、监测、施工等专业的协同性不强，设计成果不易管理。二维设计的过程和成果与勘察、监测和施工等专业的关联性不足，彼此之间相对独立，没有形成一个整体。基于BIM模型的三维正向设计是利用BIM技术，以勘察资料、设计需求以及相关标准规范为基本设计资料，首先建立三维模型，然后根据三维模型生成二维设计图纸，并依次进行方案设计、初步设计和施工图设计，设计过程与传统二维设计过程类似，但三维设计需要以BIM模型为基础，需要各专业之间的协同设计。三维正向设计出图的方式有所不同，出图效率和准确性都有所提高。BIM模型中所有的构件都是三维实体构件，并且这些构件包含项目的各类数据信息，将这些数据整合在一起，建立模型的数据库，然后可以使用其他程序对其进行设计、分析、计算、仿真和模拟等。同时，BIM模型具有一处更改、处处更新的特点，可以满足模型实时更新的要求。基坑围护阶段是项目建设过程中的重要环节，影响项目的投资效益和风险管控。在项目实施的过程中，经常需要与业主、施工单位、监理等沟通协调，传统的二维图纸表达往往有些力不从心，很多问题不能表述清楚，而效果图又偏向于效果展现，很难具有建筑工程的数据和保证工程数据的准确性。为了更为清晰准确地表达设计意图，解决设计中可能存在的问题，通过BIM模型对设计方案进行展示，从而保证项目沟通的高效性和实施的可行性。BIM模型数据可直接作为方案报批材料，加快专项方案的审批周期，提高建设效率。综上所述，传统的二维设计存在诸多不足之处，设计的效率比较低，项目各方的沟通困难，图纸的质量不高以及协同工作性不足。而基于BIM的三维设计可以很好地解决二维设计的不足之处，可以实现项目参与各方协同工作，沟通效率得以提高。同时，设计的效率以及出图的准确性得以提高。3基于BIM的剖面出图流程3.1创建BIM模型首先将基坑围护剖面图根据支护的类型分为钻孔灌注桩剖面、重力式水泥土墙剖面、放坡以及地下连续墙剖面等，然后使用Revit软件分别创建相应的剖面图族模型，模型中水平支撑的位置、地层厚度、加固体的深度等信息都是参数化的。根据规范以及工程勘察的资料，将数据进行处理之后导入到Revit中，快速建立三维地质模型。根据规范以及已有的参数化族创建基坑围护模型。3.2剖切BIM模型将基坑围护模型和地质模型整合在一起，生成一个新的模型。基于Revit平台做二次开发，在模型的剖切位置处绘制模型线，由线生成狭长的平面，再由平面生成立方体。此方法中立方体的宽度一般设置的比较小，立方体的高度为基坑开挖的深度。剖切的位置和剖面图族模型是相对应的，一个剖面图族模型是一类剖面图样式，所以对于同一类的剖面图，可以使用同一个剖面图族模型。通过立方体获得与其相交的元素，然后对相交的元素根据其名称进行筛选，获取所需要的元素。3.3获取构件以及地层信息提取构件尺寸、位置和地层信息，将这些数据进行处理，获取所需要的数据。次方法中提取数据和后续的操作是基于同一个注册事件，所以数据会暂时存储在Revit中，只要Revit和注册事件不关闭，数据就会一直存储，而且数据在不同的操作之间可以通用，比如：可以先提取数据，然后将数据进行赋值。见图1。3.4修改剖面图族模型打开与剖面位置相对应的剖面图族模型并设置为当前选择的项目，然后将上述数据赋值给相应的剖面图族模型，完成对剖面图族模型的修改。Revit中的操作一般是基于当前的项目，所以需要将剖面图族模型设置为当前的项目。此方法建立了BIM模型和剖面图之间的联系，当设计发生变更时，只需要修改BIM模型，相应的剖面图会发生变更，不再需要反复的修改剖面图。3.5导出为CAD修改后的剖面图族模型包含的信息比较多，有些信息不是设计图纸所需要的，所以需要一键隐藏不需要的元素。通过基于Revit的二次开发技术和已经配置好的导出设置，实现了剖面图族模型快速导出为CAD文件。Revit中线条的样式默认都是黑色的，所以导出设置中主要修改线条的样式，分别修改图层的名称以及线条的颜色，如图2所示。导出后的CAD文件即是设计图纸。4剖面出图方法的应用基于某基坑围护设计的项目，对于此方法进行了应用。此项目基坑围护工程剖面图主要有钢支撑剖面、钢支撑（含局部深坑）剖面、钢筋混凝土支撑剖面、钢筋混凝土支撑（含局部深坑）剖面等，根据剖面图类型分别建立好剖面图族模型，族模型中水平支撑的位置、地层厚度、加固体的深度等数据都是参数化的，剖面图族模型的参数如图3所示。同时，在 Revit 平台中绘制好基坑围护模型和地质模型。基坑围护模型和地质模型是后续出图的基础，剖面图族模型是需要修改的文件以及导出为CAD文件，一个剖面图族模型代表一类剖面图样式，所以对于同一类的剖面图，可以使用同一个剖面图族模型。图1族参数的获取图（下转第106页）99河南水利与南水北调 2023年第5期勘测设计土或者利用天然七支排清淤可利用土方，西二干渠的一、二、三支渠等离黄河大堤较近，计划从大堤以内黄河滩地内取土；而总干渠离黄河大堤较远，计划利用天然七支排清淤可利用土方；综合考虑土方综合运距按8 km计。施工对外交通以现有道路为主，包括主要干线县、乡公路，次要干线乡村公路，部分堤顶道路也可以通行。4结语大功引黄灌区建设是解决灌区水利用率低、水资源缺乏、农田水利建设不配套等问题的主要途径，也是改善区域农业生产条件、促进农业结构调整、保证农业可持续发展、全面建设小康社会的重要途径。总之，大功引黄灌区建设对解决灌区灌溉用水矛盾、满足农业生产用水需要、促进农业经济发展等方面，都是非常必要和迫切的；还有效提高农田灌溉质量，促进农业的可持续发展。参考文献：1 贾钦.灌区工程设计的相关问题探讨 J.现代商贸工业，2018（22）：198-1992 冶成祥.灌区工程设计的相关问题探讨以重庆市玉滩水库扩建工程为例 J.江西建材，2016（22）：125，130.3 杨龙.大面积扬水灌区工程设计体会 J.水利规划与设计，2013（9）：50-52.4 熊泽斌，陈志康，于习军.浅析拉洛水利枢纽及配套灌区工程总布置 J.中国水利，2016（20）：29-32.5