在小南海水電站施工組織設計中的應用

1、DOI:10.13622/42-1800/tv.2013.06.0112013 年第 6 期2013 Number 6總第 111 期Total No111水 電 與 新 能 源HYD OPOWEAND NEW ENE GY：1671 3354（2013）06 0032 04文章編號BIM在海水電站施工組織設計中的應用，張新宇林偉梓三峽分公司443002）（中國葛洲壩宜昌摘要 ：以重慶BIMBIM。海水電站為研究背景在水利水電工程施工組織設計中的應用系列軟件在了 CAD 軟件三維建模、Civil3D 軟件處理地形、 evit軟件結構建模 、AIM海水電站施工組織設計中的應用情況，分別軟

2、件快速建模及全景展示、Navisworks軟件實時動態(tài)3ds Max 軟件渲染、制作動畫 。研究證明 BIM 在水利水電以及，能夠使工程，直觀地了解各種因素的相互工程施工組織設計中應用效果良好更容易領會施工組織設計意圖和制約關系 ，迅速把握關鍵項目：BIM；水利水電工程。點以及分析；施工組織設計文獻標志碼配置合理性：TV512：A號Applicationof BIMin the ConstructionOrganizationStationDesignof XiaonanhaiHydropowerLIN Wei，LU Jiaxin，CHENG Leizi，WU Miaomiao，ZHANG X

3、inyu（China GezhoubaGroup Co，Three Gorges Company，Yichang 443002，China）Abstract ：The application of BIM in construction organization design of water conservancyand hydropower projects is in-troduced in terms of Xiaonanhai Hydropower Station as an example According to the application of BIM，several ma

4、jorsoftware are introduced，such as 3D ming of CAD software，terrain processing of Civil 3D software，structure m-ing of evitsoftware，fast ming andoverall display of AIM software，real-time dynamic simulation of NavisworksMax software The research proves that the application of BIM in constructionsoftwa

5、re and rendering，animation of 3dsorganizationdesign is efficientBIM enables engineeringnel to understand the intention of construction organiza-tion design easily，to understand the mutual connection and restriction relation of all kinds of factors directly ，to masterthe key control points quickly an

6、d to analyze the rationality of resources allocationKeywords ：BIM ；water conservancy and hydropower engineering；construction organization design（BIM ）是為適應行業(yè)信息化發(fā)展需求而產生的高本身的巨大優(yōu)勢 ，近幾年來在國內1概述BIM新技術 ，由于，房屋工程和市政公用工程等領域推廣十分迅速11研究背景20 多年來 ，國內水利水電行業(yè)應用但是在水利水電行業(yè)還處于初始應用階段。因此 ，本CAD 逐步取文以目前尚未開工建設的重慶海水電站作為研究代手工繪圖

7、，促進了行業(yè)發(fā)展，。了施工管理模式BIM對象 ，將，對水利水。引入該工程施工組織設計中推動了水利樞紐功能的完善和工程質量的提升電行業(yè)信息化發(fā)展具有一定的意義和參考價值CAD 制圖為水利水電行業(yè)的信息化起步作出了重要的貢獻 ，但隨著信息化建設的不斷發(fā)展和信息化水平的逐漸 提 升，信 息 化技術 的門 檻也 越 來越 高，傳 統(tǒng)12研究目的研究目的。將 BIM應用于海水電站施工組CAD 二維要 求。制 圖 已信 息 模 型織設計中 ，一方面 ，為施工展示提供模型，擴大參與人：2013 07 03收稿日期作者簡介：林偉，男，助理工程師 ，主要從事水電工程施工三維數字化研究工作。32偉，等：BIM20

8、13 年 11 月林在海水電站施工組織設計中的應用vit Structure（簡稱 evi）t 、Autodesk Infrastructure Mod- eler （簡 稱 AIM ）、Autodesk Navisworks Manage（簡 稱Navisworks）、Autodesk 3ds Max Design（簡稱 3ds Max）群，提高效率 ，使工程更容易領會施工組織設計意圖 ，直觀地了解各種因素的相互，和制約關系點，確定施工重難點，分析迅速把握關鍵項目1 所配置合理性 ，為施工組織設計的優(yōu)化調整提供決策支等。這些軟件在水利水電行業(yè)中的應用方案如圖持；另一方面 ，提高企業(yè)員工的總承

9、包管理能力、工期示，下面將這幾款主要軟件在海水電站施工。管理能力和協調能力組織設計中的應用情況進行展開BIM 對研究內容 。結合現有資料利用海水、施工進度4D 模擬和施工電工程進行施工三維動畫制作 ，并在此基礎上探討B(tài)IM 在水電工程施工組織設計中的進一步應用。13工程概況海水電站位于長江宜賓至重慶河段重慶境內，是長江流域綜合利用簡要報告推薦梯級開發(fā)方案的重要樞紐由大壩 、廠房 、通航，是三峽水利樞紐的上游銜接梯級物 、仿自然通道以及跳蹬溪改。圖 1BIM 應用方案水利水電工程施工組織設計22BIM 軟件應用研究施工組織設計是水利水電工程設計文件的重要組道工程等組成 。 大壩采用混凝土重力壩和

10、土石壩，壩203 0m。 電站總裝機容量為2 000 MW ，多頂高程為成部分 ，是編制工程投資概（估）算的主要依據和編制100 5億 kW · h，是重慶統(tǒng)調電網中年平均發(fā)電量為招、投標文件的主要參考，是工程建設和施工管理的指?！爸貞c投資規(guī)模最大的水電工程海水電站預可，該工程目前正導性文件 。傳統(tǒng)施工組織設計一般采用文字和二維圖紙相結合 ，對工程概況 、施工總體方案 、施工總布置 、進2011 年通過”已于行性。在開展前期準備階段的工作，僅技術類文件和圖紙就要印制成度計劃等進行若干套書冊 。工程通常要閱讀海量文字，反復翻，極耗時間海水2BIM輔助施工組織設計閱對比大量圖紙來理解施工

11、組織設計文件和精力 。因此 ，如何將 BIM 軟件功能應用在21BIM軟件簡介（BuildingInformationMing，電站施工組織設計方案中，讓工程在短時間內迅信 息 模 型BIM）的定義為：創(chuàng)建并利用數字模型對項目進行設，提高工作效率。，是有待研究的問題，速領會設計意圖下文將詳細闡述1。計、建造及運營管理的過程221CAD 軟件三維 建模，無從水利水電行業(yè)目前的三維信息化軟件來看CAD 軟件三維建模功能十分強大，利用它來對小三維建模 ，可以查論國內 、國外都沒有可以解決一切設計、分析問題的完11BIM軟件 。由于國內工程建設行業(yè)的三維信息水電站大壩主體工程進行善的，如長 、寬、高、

12、面積和體積等，、施詢模型結構的所有信息化技術起步較晚工規(guī)范和標準 ，目前尚沒有形成完整的三維設計BIM或對模型任意截面進行剖切，展示其內部情況，既直觀軟件的應用基本處于各企業(yè)又準確 ，有助于工程自行摸索 、自行提高的階段行業(yè)競爭 ，提升企業(yè)形象和。如何應對越來越激烈的競爭能力，迅速打開國充分了解實體結構的所有特征。使用 CAD 軟件建立的部分壩體結構三維模型如圖 2所示 。內、國際市場 ，做好三維數字化研究無疑將是一個口。經過認真比選 ，并借鑒了房建工程和市政工程應222Civil3D 軟件處理地形軟件可以創(chuàng)建三維地形曲面Civil 3D，在曲面上用 BIM軟件的經驗 ，我們選擇了目前技術比較

13、成熟、做基坑開挖 、放坡設計 ，以及道路平，并設計能適用于水利水電行業(yè)的軟件克基礎設施。 Civil 3D，簡要2013 旗艦版 。、生成土方施工圖進行土方計算與調配平衡設計套件：AutoCAD （簡稱3D）、Autodesk e-軟件在土石方工程施工方案中應用較多如下。該套件主要包含以下幾款軟件CAD）、AutoCAD Civil 3D（簡稱 Civil332013 年第 6 期水 電 與 新 能 源用放坡創(chuàng)建工具在原始地形曲面上導流明渠設計邊坡Civ-，完成導流明渠開挖（可以用）。部位進行放坡和場平il 3D對象查看器觀察導流明渠開挖后地形（2 ）創(chuàng)建施工道路 。使用路線創(chuàng)建工具在地形曲，

14、如圖 3 所示 ；選擇面上創(chuàng)建路線 ，生成路線縱斷面圖“放坡體積工具”對基坑開挖和場地平整進行土方計算，而施工道路的挖填方計算，可以通過自動創(chuàng)建多個。 圖 3道路橫斷面圖 ，最后生成總體積表為某條下基坑施工道路縱斷面圖 ，表 1 為該道路挖填方總體積表。223 evit軟件結構 建模 evit軟件主要用于結構建模、配筋 、標注，以及建“族”和參數化模型 。 evit軟件可輔助施工總布置及混凝土工程施工方案，并為施工附企結構及各種2圖海水電站右岸廠房三維模型（1）開挖導流明渠。將 DWG 格式海壩址區(qū)Civil3D軟件 ，生成地形曲面 ；然后利地形點文件導入施工設備建立三維模型。圖 3道路縱斷面

15、圖1表道路挖填方總體積表2挖方面積 /m7002填方面積 /m3233挖方體積 /m0003填方體積 /m0003/m3/m3凈體積 /m000/m里程累計挖方體積000累計填方體積0000 + 00000 + 4352390077237128702237128702150100 + 61168942351132127523503311454235790 + 706516014501184932574688214711321711 + 250049109456827148061 0370929517741921 + 5556229174044524123021 48233418191 0641

16、4 evit建族 。新建 evit族文件，使用拉伸、放樣 、注、標識數據等參數，可實現族的參數化。族可以輕松，根據建模需4導入到已打開的 evit項目或其他族中旋轉 、融合 、空心形狀等命令繪制實體，如圖是采用 evit軟件建立的塔帶機供料線族，該模型可以用來制要，通過修改已定義好的參數數值，可以更改族的尺。寸、材質和裝飾 、標識等 ，而不必再費力去重新建族。作施工動畫 evit模型建好以后DWG 、FBX 、NWC 等文，可導出為參數化模型 。對“族 ”添加材質和裝飾標34偉，等：BIM2013 年 11 月林在海水電站施工組織設計中的應用圖 6三期工程右岸溢流及非溢流壩段施工設備布置4圖塔

17、帶機供料線族。海全景展示中的一張快照件格式 ，再導入到其他軟件進行編輯和處理量的模型集合可以建立模型庫，以供隨時調用。一定數。224AIM軟件快速 建模及 全景展示AIM軟件側重于快速方案表現和虛擬漫游效果展示，可以在虛擬環(huán)境中快速布置、機械設備、道物路、水域等 ，進行初步，快速表達方案和方案設計效果。AIM軟件可以對工程各施工階段進行全景三維，對這些階段的施工布置、項目進展 、采取何種施圖 7主體工程基本完工后三維全景（3）方案設計數據輸出。AIM 中的布置方案，可工方案一一進行展示。CAD、Civil 3D 、 evi、t Navisworks 和 3ds Max 等導入到（1）施工方案快

18、速表現。 從 CAD 、Civil 3D 、 evit軟件中 ，開展施工圖設計。這種有效的數據轉換方式DWG、FBX 、XML 、IMX等軟件中導出的以及光柵圖像。能避免重復勞動并極大提升工作效率AIM ，還原成等格式的文件對象 ，均可直接導入構、地形曲面和機械設備等三維素材結225Navisworks 軟件實時動態(tài)。圖 5為在Navisworks 軟件具有虛擬漫游度模擬 等功 能。 這 里主 要、碰撞檢查 、施工進如 何利 用 該 軟 件的海地形“l(fā)andXML ”文 件 基 礎 上 賦 予 光 柵 圖 像 后 的效果。Timeliner模擬。首先用項目管理軟件4D工具制作海水電站全過程施工

19、進度Microsoft Project 編制施工進度計劃表 ，并添加到 Timeliner 模擬器數據源，然后Navisworks 中附加 Civil 3D、CAD、 evit等軟件導出在結構模型文件、設備模型文件等，并的地形文件Timeliner。 使用分別為這些三維模型賦予材質和燈光，工具任務選項板對導入的每一項任務賦予任務類型并應用相應規(guī)則使附加的文件自動附著到對應的任務上。5圖一期工程下河前原始地形將各軟件創(chuàng)建的不同施工時段的三維素材導入重組，可以展現從工程開工到完工所有關鍵節(jié)點施工現，可以看然后利用模擬選項板到隨著時間軸的向前推進施工進度模擬。另外 ，AIM場的情況樣式選項板內置有一

20、些常見的，Timeliner模擬面板上三維素材樣式 （也可自行添加樣式），可以結合施工規(guī)，視圖中可以演示圖工作活動不斷變化海水電站海工程開，并根據需要增減素材或調整劃來使用它們進行布置從開工到完工的全部施工過程。圖 8 為。圖 6其和布局對施工進行快速修改為三期工第 176 周施工進度4D 模擬。截圖2263dsMax 軟件渲染 、制作動畫工程混凝土施工設備布置情況。軟件的3 dsMax軟件可以用于三維效果圖渲染（2）全景展示能可以創(chuàng)建演示或AIMShowMotion 功、制作三。采用( 下轉第37 頁)35，圖 7 為由多個快照生成2013 年 11 月張 健，等：瀑布溝水電站技術供水泵的改

21、進；前軸承處增加右擋道直接到達軸承保持架滾道位置脂環(huán) ，潤滑油脂從加油通道直接到達軸承保持架滾道位置。 本方案同更改前比較，軸承補充加脂的可靠性得到保證 ，但要拆除前后軸承蓋才能察看軸承油脂狀況。水泵軸承保養(yǎng) 。每年度檢修時蓋板結構之外 ，還應強調水泵都，除了改進軸承壓、一次檢查。 軸承填充潤滑脂的用量以能夠填充軸承腔的圖 4最終改進方案1 /3 1 /2為宜 。潤滑脂過多或加脂不足均會導致軸的不通蓋 ，潤滑油脂從加油通道直接到達軸承保持架。 若軸承明顯晃動或其他損傷，承在工作中需及時更換增大滾道位置 ，可卸下后蓋板察看軸承油脂狀況；前軸承處1 500h 后或每一個季度。水泵運行，應拆由前軸承

22、蓋 （一）替換可通蓋 ，潤滑油脂從加油通道直接到達軸承保持架滾道位置，骨架油封可通過其補脂解水泵軸承端蓋進行檢查，若軸承油脂變質或進入雜質，則應對軸承進行，徹底更換潤滑脂。通道獲得潤滑油脂，軸承補充加脂的可靠性得到保證。本方案同更改前比較 ，是要拆除前軸承蓋才能察看軸承油脂狀況 。2主變技術供水泵電機過載處理，在運行中發(fā)生過主變供水泵電過載的故障（2）改進方案二 。 后軸承處更改同方案一；前軸AGC 后，機組負荷分析其主要是瀑布溝機組投入承處由前軸承蓋 （二）替換可通蓋 ，潤滑油脂從加油通頻繁變化 ，因而主變冷卻器啟動臺數也相應頻繁變化，/h ，松開防塵蓋后可察道直接到達軸承保持架滾道位置330 m冷卻器運行時 ，過水流量超過設計值看前軸承油脂狀況。本方案較更改前相比，前后軸承當，加快了冷卻器磨損。為此 ，決定將補充加