引绰济辽工程位于内蒙古东部,是国家172项重大水利工程之一,自治区一号水利工程该工程从绰尔河引水至西辽河,是蒙东地区可持续发展的跨流域、长距离重大水资源配置工程,线路总长390公里,设计最大年调水量4.88亿方,总投资252亿元,工程由文得根水利枢纽和输水工程两部分组成,输水工程BIM设计全长112公里,包括3号、4号、5号、6号输水隧洞及施工支洞、归流河倒虹吸、蛟流河倒虹吸和稳流连接池。
隧洞属于典型的带状工程,与块状工程相比,具有线路里程长、地形地质条件变化大、穿越交叉工况多、现场施工条件复杂等特点,其BIM设计需基于GIS数据划分里程和桩号,至顶向下整体布局,建立异型构件模型库,完成全线模型总装配等,具有独特的技术思路和很大的技术难点,隧洞BIM正向设计技术流程完全遵循数据、模型、图纸的正向设计思路,达到施工图设计精度,指导现场施工,包括模块化设计、参数化建模、批量化修改、自动化装配和结构化管理五部分,基于GIS数据,根据隧洞纵断面和围岩级别,编制线路措施表,按里程桩号分段提取坐标点,生成对应的Excel线路数据表,Inventor导入Excel线路数据表,自动生成包含定位信息的线路模型,根据输水方式、初选隧洞形式,通过水力学计算及结构分析计算,确定结构尺寸,细化方案模型,验证方案的可靠性,Inventor链接Excel参数表,定制隧洞标准断面布局,建立隧洞结构模型,通过衍生设计,应用iLogic规则,建立钢拱架、钢筋网等结构模型,所有模型与参数表关联,超前支护、初期设计、二次衬砌等结构均采用模块化设计,便于装配及单独调用,衬砌、钢拱架、锚杆等模块,通过坐标系装配,得到隧洞标准装配单元,隧洞结构模型由标准断面控制,与模型参数表关联,修改参数表,模型改变尺寸,相应的图纸和工程量表也自动修改,完全实现参数化操作,利用二次开发插件,批量修改模型参数,进而批量修改隧洞结构模型,隧洞里程长、装配工作量大,使用自动装配插件,读取线路模型,调用标准装配单元,完成隧洞模型自动化装配,对隧洞装配模型进行详细的等级控制,分别查看不同结构的模型状态。结构化管理是BIM模型真正使用的必要条件,为现场管理和成本控制提供了可靠的数据保障。施工图和工程量设计表包含于隧洞标准装备单元中,自动生成全线隧洞图纸,大幅提高设计效率。
主要建筑物BIM设计涉及水工、金结、建筑三个专业,制定了各专业协同设计和模型整合的总体技术流程,金结模型和水工模型在Inventor中导入Revit放置建筑模型,在Navisworks完成整合漫游和施工模拟,水工结构采用自顶向下的思想,进行多实体建模,为三维配筋做准备,模型采用一致的坐标系,便于整体组装和修改,经过多年的应用,我们制定了金属结构程序化计算、参数化建模和关联出图的整体解决方案,BIM设计能帮助建筑设计师表达最新颖的设计外观,本工程将建筑造型与字母形状相结合,每个单体建筑搭配一个字母logo,用水文化与工程名称相结合,表述水资源的珍贵和工程的意义,呼吁人们节约用水、珍爱水源。水工结构图从模型直接投影和剖析,与模型数据关联,尺寸与工程量联动,配筋是水工设计中重复性高的工作,占用了设计者大量时间和精力,存在效率不高、容易出错等问题,三维配筋及一键出图解决了水工结构BIM正向设计最后一公里的问题,有效提高了设计者的建模积极性,BIM正向设计在我院金结专业进行了有效推广,在各类工程中得到了深入应用,三维图纸出版率达90%以上,起到了引领和示范的作用。
主支交叉扩大洞BIM施工应用:解决了传统设计方法无法完成的主支交叉扩大洞复杂空间曲面问题,建立了扩大洞和钢拱架参数化模型及关联图纸,指导现场施工。5#隧道沿线设8条施工支洞,6#隧道沿线设9条施工支洞,每个主支交叉位置均设置扩大洞,方便车辆交通、物流运输、TBM设备组装等,建立了支洞连接段和倒车洞连接段复杂空间曲面模型,自动计算不规则体的准确开挖工程量,通过正向剖切,得到支洞连接段断面图,借此划定开挖边界,指导施工单位编制施工工艺,通过扇形剖切,得到支洞连接段钢拱架的外扩曲线,进而建立钢拱架参数化模型,定制钢拱架施工图纸模板,其他剖析位置的图纸随断面参数自动生成,施工单位据图加工,5-7扩大洞已按图完成钢拱架安装和喷混施工,施工单位反馈良好,其他扩大洞将照此设计施工,建立了完全参数化的通用扩大洞模型,只要改变主支洞的角度、位置和剖切面位置参数,便自动生成引绰济辽工程17个扩大洞、200多榀的施工图纸,大大提高了施工质量和进度,真正体现了BIM正向设计的价值和魅力。自动提取工程量:施工图和工程量统计表包含于隧洞标准装配单元中,实现数据与信息关联,自动生成全线隧洞的施工图纸,自动提取工程量。三维协同设计:Vault协同平台的数据交互,使设计团队安全地管理与跟踪数据,大幅提高设计效率和数据安全性,指导金结设备加工制造:运用BIM技术对闸门下料进行合理布局、自动排料、自动生成数控代码、完成钢板切割,减少制造误差,避免材料浪费,降低的企业成本。