四川水电站枢纽工程BIM设计与应用

1、搬乌东德水电站疤枢纽工程BI氨M设计与应用1工程概况碍1.1项唉目简介八斑乌东德水电站盎坝址位于四川芭省会东县和云吧南省禄劝县交爸界的金沙江下安游河道上。电哀站上距攀枝花傲市213.9拜km、下距白拔鹤滩水电站1办82.5km扮，下距重庆市稗928km.懊坝址控制流域斑面积40.6扒万km2，占班金沙江流域面昂积的86%，澳占长江宜昌以吧上流域面积4懊0%以上。电般站开发任务以佰发电为主，兼肮顾防洪。霸乌东德水傲电站正常蓄水把位975m，捌坝顶高程98班8m，最大坝奥高270M(按世界第5高拱班坝)，总库容哀74.08亿哀m3，装机容奥量10200靶MW(世界第白5)，工程静哎态总投资为7俺8

2、9亿元，为绊I等大(1)肮型工程。枢纽版工程主体建筑笆物由混凝土双办曲拱坝、坝身安5个表孔和6傲个中孔、右岸拜2条泄洪洞、昂两岸地下电站扮等组成。乌东伴德水电站枢纽哎工程CATI敖A三维勘测设办计模型及效果澳图见图1.扒图1乌东哎德水电站枢纽拌工程CATI挨A三维勘测设傲计模型与效果般图拔1.2工佰程特点和难点办等耙乌东德水哎电站工程规模把大，创造许多唉世界之最，是肮目前世界上最柏薄的300米蔼级双曲拱坝，昂拥有世界最高岸的地下厂房(叭89.8米)按，大坝单位坝邦顶弧长泄量世扒界第一，导流巴洞开挖断面世熬界第一，导流拜洞高度世界第熬一;尾水洞调百压室开挖半径奥世界第一，是癌首个坝身不设霸导流底

3、孔的高蔼拱坝，首个采艾用半圆筒型调敖压室的水电站澳。乌东德水电熬站工程设计深佰度全面，技术拜难度巨大;施芭工条件复杂，芭技术难度高，按建设工期紧张斑;参建单位众笆多，协调工作按繁琐;涉移民把、 HYPERLINK /hbs/ 败环保扒水保等专业领啊域，是一项规蔼模宏大的系统拌性工程。白2BIM胺组织与应用环隘境办2.1B熬IM应用目标版乌东德水肮电站枢纽工程巴基于我院初步傲构建的集地质凹、水工、桥隧佰、建筑、机电扳、金结、施工捌总体等多专业叭于一体的三维皑协同设计集成败化平台，融合熬传统勘测设计哎模式，建立了挨多专业三维勘霸测设计模型，矮在工程勘测设鞍计的不同阶段败开展“方案比巴选与论证、参疤

4、数化精细设计拜建模、有限元哎计算分析、多翱专业错漏碰检摆查、工程量自霸动统计、三维奥配筋、二维出扒图、施工组织芭设计仿真、视皑觉传达”等多般方位的专业性盎工作，助力工百程整体设计质捌量与效率的提白升，为业主提爸供更为优质的唉设计产品与咨氨询服务。笆2.2实斑施方案鞍乌东德水唉电站枢纽工程碍三维勘测设计暗为长江设计院唉BIM设计佰先驱项目，本坝项目通过GO耙CAD读取工凹程地质数据库按，并在GOC绊AD中进行三皑维地质建模，耙通过二次开发坝插件，将GO懊CAD三维地哎质模型连同属稗性导入把CATIA平矮台佰，作为枢纽布傲置设计上游主巴要数据源之一白。并基于CA版TIA平台通懊过骨架关联设扮计技术

5、与数据俺接口融合技术罢把水电工程多安专业集于统一懊的数据源进行碍三维协同设计八与应用。埃2.3团邦队组织班本项目由瓣项目经理挂帅氨，项目副经理爸、总工及项目把BIM助理负盎责组织开展多蔼专业三维协同八设计应用工作巴，包括任务策傲划与分解、人扳员确定与分工皑、协调与组织艾实施，三维协芭同设计过程管班理程序见图2澳.下设专业设矮计组、阿BIM技术阿支持组和二次癌开发组。专业百设计组包括专懊业负责人、专翱业主设人，涉把及测量、地质摆、坝工、厂房隘、导流、机电扳、金属结构等扒专业，其中坝埃工专业为牵头跋专业，负责项皑目三维设计整瓣体的技术协调巴。BIM技术奥支持组负责平隘台维护、并对暗专业设计组在版三

6、维设计过程叭中遇到的重难坝点软件技术问佰题进行技术支把持，同时梳理皑多专业共性、唉单专业特性需半求并提交二次傲开发组，根据板优先级进行针半对性二次开发隘与定制后，反扳馈于BIM技邦术支持组与专伴业设计组进行败迭代测试与使靶用，整个团队阿协作运行。巴其中专业班设计组、BI艾M技术支持组拜和二次开发组凹大部分人员具凹备专业设计与半BIM应用及凹研发的复合能罢力，为项目的罢推进提供了强捌力的技术人才把保障。吧图2三维翱协同设计过程坝管理把2.4应摆用措施艾乌东德水伴电站枢纽工程般BIM设计实阿施继承勘测设办计的设校审机翱制，施行我院癌现有的BIM捌设计标准体系吧，主要包括：班水利水电工敖程三维设计过

7、敖程管理程序霸、水利水电癌工程三维协同耙设计文件编码芭规则、水傲利水电工程三挨维地质建模规巴定、CA叭TIA水工结熬构三维设计技叭术指南、埃CATIA水柏工结构三维设癌计出图规定芭、基于CA胺TIA的水利摆水电工程模板澳入库条件与管懊理通则等院敖企业标准。靶2.5软耙硬件环境等皑我院以C安ATIA为三颁维协同设计基邦础平台，目前澳在不同程度上肮打通了各类具绊有本专业优势巴的设计专用软啊件(表1)与盎CATIA的哀数据接口融合扒，持续提高平稗台的软件接口昂集成化与协同啊化程度。吧通过企业拌私有云架设基把于网络的三维邦协同设计基础瓣平台，配置D疤ellPow暗erEdge翱系列数据库服板务器、De

8、l胺l图形工作站阿等，保证了图癌形显示和运算袄效率。颁3BIM哀应用凹3.1B癌IM建模板乌东德水隘电站枢纽工程岸在预可研、可叭研、施工详图哎等各设计阶段叭，基于CAT袄IA基础平台斑及专业软件开坝展了地质、坝稗工、电站建筑八物、导流、机绊电与金结等多坝专业三维协同佰设计，不同设巴计阶段有逐步扮求精的模型深败度等级。癌(1)三扒维数字化勘测吧与三维地质建懊模。乌东德水扒电站通过平板吧式工程地质测颁绘系统和平板拜式钻孔地质信败息录入系统完俺成了1300败0米勘探平洞版和150多个拌、近2600佰0米的地质钻耙孔。挨在前期勘板测阶段，现场跋实测地质数据俺如地质点、勘吧探点等数据按扒标准格式，现矮场

9、即时录入平拜板电脑，并及敖时发送到工程霸地质数据库，办从源头上解决俺数据录入问题皑，大幅提高地氨质勘测效率。昂在后期施矮工阶段，通过凹施工地质可视哎化快速编录系捌统，现场直接斑完成施工地质绊编录工作，生搬成施工地质照爸片为底板的施背工地质编录图捌，还可以将编安录内容与照片蔼转入三维模型芭，并及时发送坝到工程地质数摆据库，能够提敖供更为详细的扒三维地质施工版解译成果。柏从工程地蔼质数据库中读阿取测绘点、钻绊孔、平洞等地百形地质数据并版自动导入GO坝CAD中，结笆合ArcGi熬s技术，构建奥高精度三维地靶质模型(图3板)后，连同地吧质属性信息导八入至CATI昂A基础平台中岸，进行后续枢办纽布置等多

10、专肮业三维协同设案计。背图3高精阿度地质三维模板型构建过程澳(2)枢搬纽工程总骨架岸与专业子骨架瓣创建。基于地埃质三维模型，捌充分利用三维癌可视化的优势斑，进行坝址坝八线坝型比选，靶布置导流洞、蔼引水发电建筑氨物等关键控制挨点与轴线，并安建立枢纽工程伴主要建筑物三败维参数化模型跋，进行空间分胺析与优化布置哀。根据枢纽布碍置结果，完善懊总体和专业子爸骨架。通过骨邦架关联设计技袄术、协同技术扳与权限管理机案制保证了上下按游专业设计数坝据关联、一致背和及时变更。班(3)坝哎工专业复杂形绊体精细化设计肮。通过ADA熬O程序进行拱懊坝形体方案设安计，生成形体背参数设计表并瓣对接CATI版A拱圈三维模蔼板

11、快速完成各百高程拱圈曲线阿，拟合成拱坝埃基本体型。结盎合三维模板完昂成表孔、中孔肮、结构分缝、案混凝土分区及岸坝体廊道的设霸计与优化，过半程见图4.佰图4双曲吧拱坝三维设计哀过程鞍(4)电靶站建筑物与导懊流专业全程模案板化三维设计背。基于地质模扳型，电站建筑笆物专业采用“叭骨架+模板”俺的方法完成地隘下式引水发电矮建筑物三维设扮计整体模型，暗导流专业采用拜类似的方法完八成了导截流建氨筑物的三维设芭计建模，见图懊5.靶图5地下百式引水发电建啊筑物和导截流叭建筑物全程模阿板化三维设计稗(5)机胺电(电一、电班二、水机、暖蔼通)多专业三般维协同设计。板机电专业参照八地下式引水发矮电建筑物中的颁主厂房

12、、调压霸室、主变洞等拜三大洞室土建案结构，调用机坝电标准件库，爸进行机电管路埃和设备等综合扮布置设计(图班6)。百图6机电背多专业三维协搬同设计吧3.2B柏IM应用情况板(1)碰百撞检测。机电佰多专业通过碰阿撞检测工具进哎行错、漏、碰耙检查，形成碰芭撞检测报表并八可自动定位到阿有问题的位置翱，及时进行方把案调整与优化柏。拌(2)工班程量统计。通昂过三维设计可芭一次性精确获蔼取模型的各种案参数如数量、翱质量、形心等坝，省去了人工跋算量的过程，傲尤其是解决了般对复杂异性结岸构工程算量精跋度低下、机电摆设备明细统计坝过程繁琐的难袄题。懊(3)计氨算分析。初步肮形成三维设计拌模型到分析计背算模型的简化

13、啊准则，提高分爸析计算前处理暗效率。邦(4)地艾质出图。基于斑GOCAD高蔼精度三维地质班模型，任意布埃设平切面和纵肮剖面，快速切拜剖生成地质剖把面图(图7)肮和等值线图。俺(5)结拔构出图。通过暗我院自主研发昂的CATIA昂水工结构三维板设计二维出图蔼技术解决方案昂，通过三维模碍型抽取二维图巴与轴侧图，尤鞍其是提高了复巴杂曲面结构的碍出图表达质量摆(图8)。扳(6)三疤维配筋出图。皑将模型导入到哀我院自主研发霸的三维配筋软案件中，基于计肮算分析结果，澳进行交互式三皑维配筋，剖切绊出图并自动生百成钢筋表(图摆9)，特别对凹于复杂曲面结搬构能够显著提百高钢筋图出图罢效率。敖(7)机坝电出图。提出

14、跋二三维混合、扒结构图叠加效邦果图的出图表吧达理念(图1岸0)并应用。颁图7地质癌剖面出图 图哎8结构出图懊图9三维稗配筋出图 图白10机电出图拌(8)基岸于模型的延伸摆应用。开发坝了交互式三维啊演示系统，结懊合虚拟现实引哎擎进行场景实稗时渲染，提供背交互式体验(昂图11);霸进行坝址区模八型3D打印，挨采用LOM技哎术一次性打印癌成型(图12版)。哎图11交挨互式三维演示拔系统 图12安3D打印模型唉(精度0.1伴mm)岸4应用效搬果按通过乌东鞍德水电站枢纽巴工程BIM设罢计的实施，积鞍累了融合设计阿经验和规则的版三维模板库。按其中，水工参败数化模板库扩敖充至500量阿级，机电专业坝标准件库

15、扩充皑至2万量级。搬基本打通袄了三维设计二氨维出图环节，扒提高了设计质稗量与效率，包氨括地质剖面图碍、水工结构图皑与钢筋图、机伴电三维图。基半于三维地质模捌型的剖面出图疤效率相比传统芭模式提高3.扒5倍，三维设般计结构出图率按达30%3芭5%，三维配疤筋出图率高达把80%.昂发现并解爸决了机电与厂唉房土建结构以碍及机电专业内邦部之间的碰撞扳干涉问题，在傲机电专业内部鞍共检查出42疤处碰撞问题，按机电专业和厂绊房专业间共检坝查出12处碰扮撞问题，均以半较快的速度优斑化了达到设计肮要求的方案。5总结败5.1创八新点跋(1)将暗我院水利水癌电工程三维协柏同设计过程管坝理程序内嵌摆至CATIA敖平台，保证项跋目BIM设计氨工作有序开展凹。矮(2)以胺水利水电工程半制图基础标准靶和工程制图学岸原理为基础，扳研发了基于C霸ATIAV5罢的水工结构三澳维设计出图解扮决方案，基本败解决了由水工胺结构三维设计背模型向二维工疤程图生成过程皑中出现的技术挨难题。颁(3)研摆发基于三维地暗质模型剖切快扮速生成标准地叭质剖面图，减埃少大量的图形败后处理工作量绊，大幅提高出坝图