項目介紹
黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內(nèi)，是瀾滄江上游古水至苗尾河段水電梯級開發(fā)方案的第五級，電站布置方案為碾壓混凝土重力壩，最大壩高203m，總庫容15億立方米，裝機容量為1900MW，該電站以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、供水、水土保持和旅游等綜合效益。本項目工程規(guī)模宏大，工程總投資估算額約173億元，建設總工期81個月，主體工程區(qū)范圍約20平方公里，區(qū)內(nèi)布置大量的工程生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)以及加工廠等輔助企業(yè)，并分布錯綜復雜的道路交通系統(tǒng)。
解決方案
尋求BIM理念與技術支撐
黃登水電站主要施工區(qū)域布置有數(shù)十個分類復雜的大型施工區(qū)，施工交通系統(tǒng)縱橫交錯，主體建筑物中擋水建筑物、地下廠房、導流建筑物等均包含大量的體型龐大且結構復雜的建筑設施，設計流程與專業(yè)協(xié)調(diào)非常復雜，涉及到規(guī)劃、勘測、水工、廠房、機電、施工等主要設計專業(yè)。為此，在新設計思想和技術高速發(fā)展的背景下，如何實現(xiàn)工程整體設計的全面協(xié)調(diào)化，進行全面信息化和可視化設計，一直是中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院（簡稱“昆明院”）的工程師們不斷追求和探索的目標。隨著BIM技術理念的發(fā)展，以及歐特克公司一系列BIM設計軟件的應用為昆明院帶來了全新的設計思路和方式。通過實踐研究，BIM軟件平臺的應用為昆明院各專業(yè)在設計方面帶來了巨大的轉(zhuǎn)變，在進行三維一體信息化設計進程中，從水工結構設計采用Autodesk Revit Structure和Autodesk Revit Architecture開始，逐步到機電專業(yè)、金屬機構采用Autodesk Revit MEP和Autodesk Inventor，以及施工等專業(yè)采用AutoCAD Civil 3D、Autodesk Infrastructure Modeler（AIM），BIM理念的實踐應用得到迅速發(fā)展。
AIM提供新的支撐
隨著AIM的推出，其強大的快速建模功能與AutoCAD Civil 3D數(shù)據(jù)的良好接口，以及在可視化方面的優(yōu)勢，為規(guī)劃設計、多方案比選以及方案演示等提供了強大的技術支撐，特別是在初步設計階段，其道路、水域、植被、建筑、景觀以及信息關聯(lián)處理等便捷而快速的建模功能，為設計師提供了強大的表達方式，同時可以把在AutoCAD Civil 3D中精確的設計模型以及其他GIS數(shù)據(jù)等匯入到同一模型中，使不同種類的數(shù)據(jù)和模型得以有效整合。
在昆明院，設計人員將AIM強大的城市規(guī)劃設計功能應用到了水電工程的施工組織設計與規(guī)劃之中，特別是在黃登水電站施工總布置設計應用中，在AIM的支持下，實現(xiàn)了以施工總布置為基礎的三維協(xié)同一體化設計，而且為施工規(guī)劃中的景觀設計提供了高效便捷的平臺，設計模型中的每個個體都可實現(xiàn)獨立的信息化和可視化連接，當設計變更時只需對局部設計文件進行修改，導入AIM中便可進行自動更新，實現(xiàn)了多專業(yè)動態(tài)協(xié)同設計。
BIM模型概況
水電站工程設計涉及多個不同專業(yè)，包括地質(zhì)、水工、施工、建筑、機電等。黃登水電站施工總布置以AutoCAD Civil 3D、Autodesk Revit、Autodesk Inventor 等為各專業(yè)建模基礎，以Autodesk Navisworks Manage為模型觀測與碰撞檢查工具，以AIM為總布置可視化和信息化整合平臺開展BIM協(xié)同設計。
?。?總體規(guī)劃
AutoCAD Civil 3D強大地形處理功能，可幫助實現(xiàn)工程三維樞紐方案布置以及立體施工規(guī)劃，結合AIM快速直觀的建模和分析功能，則可輕松、快速幫助布設施工場地規(guī)劃，有效傳遞設計意圖，并進行多方案比選。
2. 樞紐布置建模
樞紐布置、廠房機電等需由水工、機電、金屬結構等專業(yè)按照相關規(guī)定建立基本模型與施工總布置進行聯(lián)合布置。
2.1 基礎開挖處理
結合AutoCAD Civil 3D建立的三角網(wǎng)數(shù)字地面模型，在壩基開挖中建立開挖設計曲面，可幫助生成準確施工圖和工程量。
2.2 土建結構
水工專業(yè)利用Autodesk Revit Architecture進行大壩及廠房三維體型建模，實現(xiàn)壩體參數(shù)化設計，協(xié)同施工組織實現(xiàn)總體方案布置。
2.3 機電及金屬結構
機電及金屬結構專業(yè)在土建BIM模型的基礎上，利用Autodesk Revit MEP和Autodesk Revit Architecture同時進行設計工作，完成各自專業(yè)的設計，在三維施工總布置中則可以起到細化應用的目的。
3. 施工導流
導流建筑物如圍堰、導流隧洞及閘閥設施等及相關布置由導截流專業(yè)按照規(guī)定進行三維建模設計，AutoCAD Civil 3D幫助建立準確的導流設計方案，AIM利用AutoCAD Civil 3D數(shù)據(jù)進行可視化布置設計，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)關聯(lián)與信息管理。
4. 場內(nèi)交通
在AutoCAD Civil 3D強大的地形處理能力以及道路、邊坡等設計功能的支撐下，通過裝配模型可快速動態(tài)生成道路挖填曲面，可準確計算道路工程量，通過AIM可進行概念化直觀表達。
5. 渣場與料場布置
在AutoCAD Civil 3D中，以數(shù)字地面模型為參照，可快速實現(xiàn)渣場、料場三維設計，并準確計算工程量，且通過AIM實現(xiàn)直觀表達及智能信息管理。
6. 施工工廠
施工工廠模型包含場地模型和工廠三維模型，Autodesk Inventor幫助參數(shù)化定義造型復雜施工機械設備，聯(lián)合AutoCAD Civil 3D可實現(xiàn)準確的施工設施部署，AIM則幫助三維布置與信息表達。
7. 營地布置
施工營地布置主要包含營地場地模型和營地建筑模型，其中營地建筑模型可通過AutoCAD Civil 3D進行二維規(guī)劃，然后導入AIM進行三維信息化和可視化建模，可快速實現(xiàn)施工生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)等的布置，有效傳遞設計意圖。
8. 施工總布置設計集成
BIM信息化建模過程中將設計信息與設計文件進行同步關聯(lián)，可實現(xiàn)整體設計模型的碰撞檢查、綜合校審、漫游瀏覽與動畫輸出。其中，AIM將信息化與可視化進行完美整合，可以不僅提高了設計效率和設計質(zhì)量，而且大大減少的不同專業(yè)之間協(xié)同和交流的成本。
9. 施工總布置面貌
在進行施工總布置三維一體信息化設計中，通過BIM模型的信息化集成，可實現(xiàn)工程整體模型的全面信息化和可視化，而且通過AIM的漫游功能可從壩體到整個施工區(qū)，快速全面了解項目建設的整體和細部面貌，并可輸出高清效果展示圖片及漫游制作視頻文件。
BIM協(xié)同設計
BIM設計的核心及精華在于信息的全面性和專業(yè)的協(xié)同，在設計過程中可將AutoCAD Civil 3D、Autodesk Revit、Autodesk Inventor、AIM等設計數(shù)據(jù)文件進行互聯(lián)共享，集中分級管理控制，各專業(yè)可以高效的實現(xiàn)專業(yè)架構和設計，極大提高設計效率。
BIM應用發(fā)展
?。? 設計理念的轉(zhuǎn)變及提升。BIM能實現(xiàn)整個工程面貌的全面信息化及可視化，實現(xiàn)多專業(yè)、多方案的協(xié)同布置設計，各專業(yè)的最新設計成果可以實時反映在同一BIM模型上，相互關系在三維模型上一目了然，可避免不必要的設計干擾與信息阻隔問題。
2. 設計效率及質(zhì)量的飛躍。通過系統(tǒng)的組織規(guī)劃，BIM設計理念的實踐可以實現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設計與出圖，實現(xiàn)基于BIM模型的工程量精確統(tǒng)計以及設計模型智能沖突檢測，而且在模型信息化功能的輔助下可以使設計人員從容應對設計變更，從而可以大大提高設計效率和設計質(zhì)量。
3. 高效直觀的設計表達形式。隨著BIM設計平臺的應用發(fā)展，特別是AIM的推出，可以讓設計人員輕松的實現(xiàn)設計意圖的概念化表達及應用，實現(xiàn)多方案虛擬互動漫游及展示。
未來展望——不斷提升設計理念
隨著設計理念和技術的發(fā)展，昆明院一直在追求更高效的設計方式，BIM作為一種新型的生產(chǎn)組織方式，是管理思想與技術的有機組合，BIM強調(diào)建筑項目整體的全面信息化，強調(diào)信息模型和管理流程在建筑全生命周期中的應用。在黃登水電站工程設計應用上，昆明院的項目團隊使用了歐特克公司的各種BIM設計主流軟件，在不同階段開展相應的設計工作，高質(zhì)量地完成了設計任務。
通過歐特克公司的系列BIM軟件設計平臺的應用，給昆明院的設計理念和質(zhì)量都帶來了極大的提升，同時在BIM技術的支撐下，各個階段的設計流程與工作模式等數(shù)據(jù)也得到了有積累和繼承，為后續(xù)項目的設計提供了寶貴的經(jīng)驗。
作者：楊宏斌
