数模结合理念在工程量计量中的应用

2022-03-12于亚南李翔

中国港湾建设 2022年2期

于亚南，李翔

（中交广州航道局有限公司，广东广州 510290）

近年来，随着BIM 技术[1]的不断发展与成熟，数模结合理念在项目管理各个环节广泛应用，为工程量计量提供了新的思路与途径。本文结合香港国际机场第三跑道填海工程（简称香港三跑工程）这一大型回填项目的管理需求，简要阐述了应用Civil 3D[2]构建三维计量模型及Excel 构建数据计算模型等方法，实现了回填工程量的快速建模、动态运算[3]、精准计量[4]及多维度的土方数据输出成果，为本项目的材料组织、施工设备组织、施工计划调整提供了坚实的数据支撑。

1 项目概况

香港三跑工程是在香港机场原有跑道北侧扩建第三条跑道及配套设施而进行的填海施工项目，回填总工程量9200 万m3，形成陆域面积约650 hm2。施工范围共被划分成71 个分区，各分区的交付高程不同，交付时间无规律性，项目区域划分及设计高程见图1。本项目由于机场不同的功能区划分严格限制了回填材料的类型，各类回填材料的料源地分布分散，价格差异大，材料组织难度大，不同功能区材料适用类型见表1。本项目水下地基处理施工工艺主要为排水板和水泥深层搅拌桩，不同地基处理方式对应的分层回填要求及配套施工设备不同，部分设备需新建、改造或从境外引进，设备组织存在不确定性，分层施工示意图见图2，分层施工设备适用类型见表2。

图1 项目分区及设计高程图Fig.1 Project zoning and design elevation

表1 材料投放适用表Table 1 Application form of material

图2 典型断面分层施工示意图Fig.2 Schematic diagram of layered construction of typical section

表2 主要设备投放适用表Table 2 Application form of main equipment

2 数模结合计量的应用

为实现工程量计算的准确性、及时性及多维度输出成果，采用数模结合的方法进行回填工程量的计量，即应用Civil 3D 软件根据原始水深、过程水深与设计高程绘制施工模型，应用Excel软件进行数据建模，实现对施工模型多维度有针对性的数据处理。数模结合计量应用流程见图3。

图3 数模结合计量应用流程图Fig.3 Application flow chart of digital-analog combination measurement

2.1 三维建模

三维建模即结合工程原始水深数据及设计高程制作施工模型[5]，包括曲面生成，曲面闭合，分区分层等步骤。

曲面生成，在Civil 3D 软件中新建曲面，导入原始测量数据与设计高程文件，分别生成计算模型的上下面域。

曲面闭合，在边界面域的边界线处向原始面与高程面放坡，上下面域闭合生成封闭计算断面。

分区分层，结合设计文件及施工需要，对计量模型进行横向及纵向网格划分。

2.2 数据建模

应用软件体积面板将过程曲面与各高程控制面相交后形成多个体积模型，模型选区添加界内体积生成各区在各层的挖/填方报告。通过差值运算结果与材料、设备的信息关联，建立多维度的数据分析模型[6]。上述报表为各区域施工进度安排、设备组织、材料组织提供了充分的、准确的数据基础。

2.3 数模更新

数模更新包括模型数据更新和进度数据更新。

模型数据更新，主要为计量模型的上面域的更新。由于本项目涉及标段多，边界条件复杂，部分施工工序的衔接存在不确定性，业主方较为频繁地对施工分区和设计高程进行调整，故我方亦需动态进行数据模型的更新[6]。模型更新主要通过更新面域数据（DWG 文件）的方式实现模型信息的快速更新。

进度数据更新，即计量进度曲面的更新。将进度测量的最新高程数据（XYZ 文件）导入计算模型，即可快速得出相关工程量信息。

以区域C、+3.0 mPD 层次施工计算为例，+3.0 mPD 基准面以下，进度曲面以下为完成工程量A，进度曲面以上为剩余工程量B。依次类推可得到各区域各施工层次的完成与剩余工程量。计算示意图参见图4。

图4 进度计算示意图Fig.4 Diagram for schedule calculation

3 对比分析

传统的CASS[7]与Hypack 软件计量的方式按分层分别建立单分区的平均高程面，进度计算时将进度数据文件导入生成三角网面域之后与目标面域进行填挖方的运算[8]。以2020年4月份的进度测量为例，进行传统计量方法与数模结合方法进行工程量计算对比分析。从比较结果可知两种方式的计算结果基本一致。在计算精度和工作效率方面，数模结合方法优于传统软件算法。数模结合计量与传统软件计算方法比较结果见表3。