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AutoCAD Civil3D 在码头基槽挖泥 设计中的应用
来源:《智能城市》2017年第7期 | 发布时间:2017-8-21 14:10:30 | 浏览次数:

摘  要码头基槽挖泥的设计是码头设计工作的一部分,其设计图纸是设计意图表达与施工的依据。基槽挖泥受工程性质、地质条件、现有水工建筑物等不同因素的影响,其开挖底高程、开挖边坡,经常会出现难以想象的空间关系,尽管技术难度不大,但在形成基槽挖泥设计图纸的过程中需要花费大量的时间。AutoCAD Civil3D,恰恰能够将基槽挖泥设计中难以想象的空间关系,利用其自身强大的曲面逻辑运算功能快速地反映出来,同时提供出相应的工程量,合理优化资源配置并高效安排设计进度计划,提升设计工作效率,提高工程量的准确性。
关键词AutoCAD Civil3D;码头;设计

AutoCAD Civil3D根据专业需要进行专门定制是业界认可的土木工程道路与土石方解决的软件包,可以加快设计理念的实现过程。它的三维动态工程模型有助于快速完成道路工程、场地、雨水/污水排放系统以及场地规划设计。所有曲面、横断面、纵断面、标注等均以动态方式链接,可更快、更轻松地评估多种设计方案、做出更明智的决策并生成最新的图纸。

本文面向港口工程设计工作,针对如何快速准确地形成码头基槽挖泥设计图纸,以乳山市南黄岛陆岛交通码头项目的基槽挖泥设计为对象,利用AutoCAD Civil3D提出一种全新的设计方法。

南黄岛码头项目平面布置方案如图1所示。在原有码头端部,向北侧新建登陆点18.3m,新建码头长度70m,原有码头登陆点与新建登陆点连接形成新的直立岸壁52.7m,码头结构采用重力式方块结构。新建码头结构方案如图2所示。其中新建码头基槽底标高-11.6m,登陆点基槽底标高-11.6m,直立岸壁基槽底标高-8.7m,原有码头基床顶标高-5.3m。工程所在位置地质土质变化较大,从下至上依次为淤泥质粉质粘土,基槽
需开挖至中粗砂,其中-11.6~-9m为中砂,开挖边坡为1∶3,-9m~地面为淤泥质粉质粘土,开挖边坡为1∶5;直立岸壁处基槽开挖应保证原有码头根部的稳定,暂按码头前沿线2m以外,开挖边坡1∶1.5控制。

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图2 新建码头结构方案

1 项目特点分析

从新建码头到直立岸壁,涵盖了-11.6m、-8.7m基槽挖泥两级平台,1∶ 3、1∶ 5和1∶ 1.5三类坡度,新建登陆点至原有码头登陆点处,受原有码头的限制,开挖范围小,开挖深度大,因此新老码头交接处基槽挖泥的放坡是形成基槽挖泥设计图中的技术难点。
2 Civil3D基槽挖泥设计方法

基槽挖泥设计的核心是各级开挖范围的确定,使用Civil3D进行基槽挖泥设计,主要原理是创建要素线(多段线转化而成),向固定高程或原始地形放坡,形成曲面,通过放坡形成的曲面与原始地形曲面之间的逻辑差值计算,自动提取开挖工程量。使用的主要命令是创建曲面、场地、放坡组,多段线、多段线赋予标高值、多段线转化成放坡要素线、添加边界等命令。主要方法如下。
2.1 建立原始地形曲面

导入测量单位提供的dwg格式的地形测图,通过创建曲面工具快速生成地形曲面。该曲面是开挖放坡的目标曲面,也是提取工程量的基准曲面。
2.2 确定开挖范围

1)一级平台开挖范围确定。依据断面结构,按照由深到浅的顺序,首先以多段线形式绘制新建码头-11.6m开挖边线,即ABCDEFG,并赋予其标高为-11.6 m,如图3(a)所示。

2)二级平台开挖范围确定。因-9.0m处土质分层、开挖边坡由1∶3变化至1∶5,因此需要增加-9.0m的二级平台。将-11.6m多段线按2.6m高差(-11.6m~-9.0m)、1∶3坡度向内偏移8.1m,形成-9.0m多段线即为二级平台开挖范围,即HIJKLMN,赋予其标高为-9.0m,如图3(b)所示。

3)三级平台开挖范围确定。三级平台为-8.7m,由两部分组成,一是按直立岸壁的开挖范围确定的多段线abcd,二是-9.0m按0.3m高差(-9.0m~-8.7m)、1∶5边坡向内偏移1.5m,形成的OPQRSTU,将这两部分多段线进行合并,如图3(c)所示。


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         (a)一级平台                                                      (b)二级平台                                                     (c)三级平台

图3

4)最终开挖边线的确定。合并后的多段线即为理论最终开挖边线,但实际基槽开挖不需要挖出相交的结果,因此可以对相交的平台进行细微的处理,处理后形成的OPQRSTcdO多段线即为最终开挖边线,如图4所示。
2.3 放坡

将多段线OPQRSTcdO分段创建放坡,其中,受原有码头开挖限制的TcdO段,可按1∶1.5放坡到地形曲面,而不受限制的OPQRST段按1∶5放坡到地形曲面上,拐角处可通过插入过渡段命令放坡,并对形成的放坡进行调整后最终形成的基槽挖泥图,如图5所示。
2.4 工程量计算

利用体积分析工具命令,直接计算挖泥量约2.38万方,如图6所示。


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图4 开挖边线                    图5 基槽挖泥

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图6 开挖工程量

3 深化应用

Civil3D对曲面的逻辑运算功能十分强大,按照上述原理,可以将其深化应用到不同土质的开挖工程量计算。依据地质钻孔中不同土层的标高,可建立不同标高的地形曲面,利用不同曲面之间的逻辑差值运算,就可以分土层统计开挖的工程量,这样就可以与水工定额的工程量进行匹配,提高造价人员工程量计算的准确性和工作效率,减少项目结算中因工程量不准确引起的争议。
4 结语

1)AutoCAD Civil3D通过简单的逻辑思维和软件操作,可以快速完成码头基槽挖泥设计工作,大大提高设计工作效率。

2)AutoCAD Civil3D利用其曲面逻辑运算的功能,可以快速准确地自动提取出开挖工程,根据地质资料建立不同的土层曲面,更可以分土层自动提取开挖工程量,提高造价咨询工作的准确性和工作效率。
参考文献
[1] 何关培.BIM总论[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.
[2] 宁冉.BIM主力二航院打造45万吨级油码头[J].中国建设信息,2015(8):34-37.

 
 
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