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基于 BIM 技术的河湖库水系连通工程设计

来源:用户上传      作者:张太俊

  摘要:文章对河湖库水系连通工程进行 BIM 模型项目设计,管网和进水池设计使用 AutoCAD Civil 3D 软件进行 BIM 模型创建及二维出图;泵站等建筑物设计使用 Revit 软件进行 BIM 模型创建及二维出图;基于 SketchUp 软件进行管理房等建筑物 BIM 模型创建和景观设计。另外针对河湖库水系连通工程长距离和高扬程的特点,文章总结工程设计关键技术要点。
  关键词: BIM;Civil 3D;Revit;SketchUp;泵站;管道
  中图分类号:TV674 文献标识码:A 文章编号:1006―7973(2022)03-0069-03
  水系连通工程一般包括泵站、进水池、进水闸、交通桥、管理房、堤防、河道、沟渠、管网等多种建筑物,是一项高度复杂的工程设计项目。目前水系连通工程设计大多仍以 Auto CAD 软件为设计工具,存在设计效率低和设计质量一般等不足。近年来, BIM 技术逐渐地应用到水利水电工程中,目前仍处于初步探索应用阶段。本文以枣庄市某河湖库水系连通工程为例,采用 BIM 技术进行整个项目设计,大幅度地提高了设质量和设计效率,缩短了整个项目的设计周期,弥补了传统设计中存在的许多问题。
  1项目概况及关键技术设计要点
  1.1项目概况
  枣庄市某河湖库水系连通工程一期实施泵站工程和供水干线工程,工程总体布置为:在引渠东侧扩挖新建进水池,进水池西侧新建滤水堤并在滤水堤上新建进水闸,进水池东侧新建一座泵站,进水池东南侧新建一座交通桥,进水池北侧场地新建管理房;供水管道从袁河泵站出发,先后跨京沪铁路、京台高速、京沪高铁至郯薛公路,沿郯薛公路向东穿越周营大沙河至王楼沙河上游,东线管道总长15.9km。
  供水管网双管并排树形布置,出泵站后桩号1+550处东、西管道分开布置。东线全长15.9km,其中桩号0+000~10+050段采用Φ1020*10钢管(内层热熔结环氧树脂涂层外加强级3PE 防腐),桩号10+050~15+892段采用 DN800*PN0.8MPa 钢丝网增强聚乙烯管;西线全长8.6km,利用现有管道7km,新建供水管道桩号0+000~1+624,全长1.624km,采用Φ720*8钢管(内层热熔结环氧树脂涂层外层加强筋聚乙烯涂层)。
  泵站分高扬程机组和低扬程机组,共设2条管路。其中高扬程机组设1条管路为东线管网供水,设计流量1.158m3/s,设计扬程为87m;低扬程机组设1条管路为西线管网供水,设计流量0.579m3/s,设计扬程为49m。
  1.2关键设计技术要点
  本项目供水工程的特点为长距离和高扬程、结合南水北调东线一期供水工程的经验,本文给出供水工程的关键设计技术要点,包含管道、管件、阀件和水泵机组等设计要点。
  (1)钢质管道的连接全部采用焊接,钢丝网增强聚乙烯管采用电热熔焊接,管道应采用防腐设计,本项目钢管采用内层热熔结环氧树脂涂层外加强级3PE 防腐。
  (2)管件主要包括弯头、等径三通、异径三通和异径直通等,管件的材质同连接管材的材质,管件的连接全部采用法兰连接。
  (3)阀件主要包括检修阀、排气阀、排水阀、流量控制阀和伸缩节等,其中排气阀分为弥合水锤预防阀和复合进排气阀,弥合水锤预防阀应通过水锤计算,在产生弥合水锤的位置布置,复合进排气阀建议500~1000m 布置一个,穿越河道时,河道两侧都应布置复合进排气阀。
  (4)水泵机组应布置止回阀,本项目采用液控止回硬密封半球阀(阀体、阀盖材质为球墨铸铁),该球阀配备液压控制系统,可实现两阶段关闭的液压操作。
  2 BIM 技术路线及项目应用
  设计单位专业分工明确,实行项目负责人制度。本项目设计涉及水工、建筑、机电、桥梁、景观园林等专业,各专业负责人按照项目分工完成各自的 BIM 模型创建及二维出图,项目负责人负责整个项目 BIM 模型的汇总与校核。
  管网设计使用 AutoCAD Civil 3D 进行 BIM 模型创建及二维出图;进水池设计使用 AutoCAD Civil 3D 进行 BIM 模型创建及二维出图;泵站设计使用 Revit 软件进行 BIM 模型创建及二维出图;建筑专业使用 SketchUp 进行管理房 BIM 模型创建;桥梁使用 Revit 软件进行 BIM 模型;附属建筑物均使用 Revit 软件提供 BIM 模型,景观园林专业依据提供的管网、泵站、管理房、交通桥等 BIM 模型使用 SketchUp 进行景观设计。
  2.1基于 AutoCAD Civil 3D 的管网设计
  长距离供水管网设计是一项工作量大、重复性强的工作,特别是由于占地、文物保护、穿越高速铁路、普通铁路、高速公路等风险,初步设计和施工图阶段管线走向经常变更,因此选择一款方便实用的设计软件是长距离供水管网设计的首要问题。本文管网设计基于 AutoCAD Civil 3D 软件,以枣庄市某河湖库水系连通工程为工程应用实例,创建管网三维建筑信息模型进行管网设计和计算土方量,图纸与模型关联而自动更新,自动完成二维出图。
  首先创建曲面;其次,使用工具栏的“从对象创建路线”创建管网路线;再次,选择工具栏创建曲线纵断面,包括原始地面线和设计纵断面;从次,使用工具栏创建装配及管网模型,装配类型为沟渠,根据设计需要选择相应的部件并设置相应的管径、开挖断面尺寸等参数,使用管网模型可以创建管网曲面,管网曲面主要用于管网土方工程量的统计;最后输出二维平面图和纵断面图图纸。
  管网建筑信息模型的设计流程图如下。
  2.2基于 Revit 的泵站设计
  Revit 系列 BIM 软件是一款优秀的可参数化的三维设计软件,已经越来越多应用到水利水电行业,基于 Revit 的泵站设计可极大地提高设计效率和设计质量,实现各专业的协同设计和信息共享。泵站建筑信息模型的设计步骤如下。

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