浅析BIM技术在涵闸工程的建模应用

程 诚 杨 冰 张春林

（安徽省淮河河道管理局 蚌埠 233000）

1 丁花沟涵工程概况

丁花沟涵位于蒙城县小涧镇境内淮北大堤涡河左堤上，对应桩号100+846，工程规模为小（1）型水闸，设计排涝流量41.2m3/s，共2孔，始建于1966年，于2006年进行拆除重建，工程主体由16m 长上游连接段，28m 长钢筋混凝土箱涵闸室和38m 长下游连接段组成。近年来安徽省淮河河道管理局在运行管理工作中，发现职工对一些水闸结构的专用名词和结构属性往往容易混淆，同时结合纸质图纸进行培训教育很难直观地认识和了解涵闸结构，因此本文联合华北水利水电大学以丁花沟涵为例，建立了丁花沟涵BIM 模型，用于职工培训教育工作。

2 丁花沟涵BIM 模型

2.1 进水闸上游连接段建模方法

首先对丁花沟涵的上游连接段进行模型建立，上游连接段由护岸、护底和圆弧形翼墙等结构组成，护底通过绘制矩形轮廓后采用拉伸创建实体的方式来进行绘制。岸坡可以通过绘制三角形轮廓后采用拉伸创建实体的方法进行创建。护坡上的踏步通过绘制轮廓再进行拉伸创建实体的。效果图见图1。

图1 丁花沟涵上游护坡效果图

圆弧式翼墙模型的底板绘制方法同护底的绘制方法类似，都是先绘制左视图或者右视图的轮廓，然后通过拉伸创建实体。圆弧式翼墙可根据图纸数据绘制三角形轮廓，通过旋转创建实体，选定旋转轴后创建。翼墙上面的栏杆曲线部分则可以通过事先绘制好的路径曲线以及圆形轮廓用扫描创建实体来进行绘制。翼墙上栏杆的立柱可以先绘制一个柱子，剩下的柱子通过阵列命令生成。圆弧式翼墙模型图见图2。

图2 丁花沟涵圆弧式翼墙模型图

2.2 进水闸闸室段建模方法

丁花沟涵进水闸闸室段的构成相对复杂，但基本由底板、涵墩、涵台以及闸门槽等部分组成。主要的建模思路如下：闸室段底板的绘制可先由左视图或者右视图画出异型轮廓，接着根据涵洞的宽度来进行拉伸创建实体。涵墩与涵台可在顶视图绘制出涵台一侧以及中间涵墩的轮廓，另一侧可通过镜像命令得到，在绘制轮廓时记得预留闸门槽。接着根据闸室段的高度进行拉伸创建实体即可，具体建模效果如图3。

图3 丁花沟涵进水闸闸室段模型图

2.3 进水闸消力池段建模方法

丁花沟涵消力池的底板部分可在左视图或者右视图绘制其轮廓，再根据消力池的宽度进行拉伸创建实体。消力池的翼墙可根据顶视图进行绘制轮廓，再根据消力池的高度进行拉伸创建实体。底部的排水孔可先绘制一个，然后通过阵列命令进行复制。栏杆部分的绘制则与圆弧式翼墙上的栏杆绘制的原理大致相同，只不过是路径曲线由圆弧变成了折线，具体建模效果如图4。

图4 丁花沟涵消力池段模型图

2.4 进水闸下游连接段建模方法

丁花沟涵下游连接段大体可看作由底板以及斜坡构成。底板可通过左视图或者右视图拉伸生成，斜坡可以通过创建拉伸实体来绘制，消力池可通过创建一个合适大小的棱台去与底板剪切生成。再将各部分进行组合，完成丁花沟涵BIM 模型建立。

3 BIM 建模技术特点分析

通过丁花沟涵模型建立，发现BIM 除具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点外，还具有结构优化、快速核算工程量、现场模拟等特点。

3.1 结构优化

由丁花沟涵BIM 模型建立可知，水工建筑物通常多为异型结构，而且多建于复杂的地形之上，复杂程度高到一定程度，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。同时由于模型的构建基于建筑真实尺寸，因而很多在以往设计图纸中难以发现的问题，通过这一技术的应用都可以清晰的显现出来，大大提升了设计的精准度，有效避免了图纸不匹配的问题，以实现对方案的优化。

3.2 快速计算工程量

工程量的计算是工程造价中最繁琐、最复杂的部分，传统的造价模式占用了大量的人力资源去理解设计、读图识图和算量建模。BIM 技术可以快速计算工程量，可以根据需要以不同的细度来进行工程量的提取，比方说计算机可以根据不同构件来进行自动分类，再根据分类信息去统计工程量，大大提高了工程量估算的精度和稳定性，同时还可将工程量成本及时反馈给设计人员，可以有效地进行成本控制，提升施工安全性。

3.3 现场模拟

BIM 模型建立后，可以对工程进行直观的现场模拟，尤其是在工程施工和运行维护阶段通过BIM技术进行施工方案和检查观测、维修养护方案的模拟，可以直观地找出工作中的重难点，尤其是通过多次模拟可以确定最优的施工方案，来保证施工质量，还可以通过三维模型于施工进度关联来做4D施工模拟，可以避免同一工作面交叉作业时的空间于时间冲突，并且通过三维模型可以让工程管理人员更为直观地理解检查观测、维修养护工作的重点。

4 结论与探讨

本文以蒙城丁花沟涵为工程实例，应用Micro Station 软件创建了BIM 结构模型，分析了BIM 建模技术特点，探讨了涵闸的建模方法，为BIM 技术应用在涵闸工程方面提供了一定的参考。

但BIM技术在涵闸工程的应用也存在一些问题，比如目前BIM 软件大多是针对房建设计的，对房建上的常用结构（楼板、墙壁、柱）都进行了内置分类，方便用户选取，但BIM 技术却很少为水利工程进行专业的适配，原因大致有两点：一是水利工程相比于房建工程市场份额较小；二是水工建筑物体积庞大，结构复杂异型结构较多。因此BIM 软件针对水利工程进行专业的适配有待进一步研究■