于亞南，李翔

（中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510290）

近年來，隨著BIM 技術(shù)[1]的不斷發(fā)展與成熟，數(shù)模結(jié)合理念在項(xiàng)目管理各個(gè)環(huán)節(jié)廣泛應(yīng)用，為工程量計(jì)量提供了新的思路與途徑。本文結(jié)合香港國際機(jī)場第三跑道填海工程（簡稱香港三跑工程）這一大型回填項(xiàng)目的管理需求，簡要闡述了應(yīng)用Civil 3D[2]構(gòu)建三維計(jì)量模型及Excel 構(gòu)建數(shù)據(jù)計(jì)算模型等方法，實(shí)現(xiàn)了回填工程量的快速建模、動(dòng)態(tài)運(yùn)算[3]、精準(zhǔn)計(jì)量[4]及多維度的土方數(shù)據(jù)輸出成果，為本項(xiàng)目的材料組織、施工設(shè)備組織、施工計(jì)劃調(diào)整提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。

1 項(xiàng)目概況

香港三跑工程是在香港機(jī)場原有跑道北側(cè)擴(kuò)建第三條跑道及配套設(shè)施而進(jìn)行的填海施工項(xiàng)目，回填總工程量9200 萬m3，形成陸域面積約650 hm2。施工范圍共被劃分成71 個(gè)分區(qū)，各分區(qū)的交付高程不同，交付時(shí)間無規(guī)律性，項(xiàng)目區(qū)域劃分及設(shè)計(jì)高程見圖1。本項(xiàng)目由于機(jī)場不同的功能區(qū)劃分嚴(yán)格限制了回填材料的類型，各類回填材料的料源地分布分散，價(jià)格差異大，材料組織難度大，不同功能區(qū)材料適用類型見表1。本項(xiàng)目水下地基處理施工工藝主要為排水板和水泥深層攪拌樁，不同地基處理方式對應(yīng)的分層回填要求及配套施工設(shè)備不同，部分設(shè)備需新建、改造或從境外引進(jìn)，設(shè)備組織存在不確定性，分層施工示意圖見圖2，分層施工設(shè)備適用類型見表2。

圖1 項(xiàng)目分區(qū)及設(shè)計(jì)高程圖Fig.1 Project zoning and design elevation

表1 材料投放適用表Table 1 Application form of material

圖2 典型斷面分層施工示意圖Fig.2 Schematic diagram of layered construction of typical section

表2 主要設(shè)備投放適用表Table 2 Application form of main equipment

2 數(shù)模結(jié)合計(jì)量的應(yīng)用

為實(shí)現(xiàn)工程量計(jì)算的準(zhǔn)確性、及時(shí)性及多維度輸出成果，采用數(shù)模結(jié)合的方法進(jìn)行回填工程量的計(jì)量，即應(yīng)用Civil 3D 軟件根據(jù)原始水深、過程水深與設(shè)計(jì)高程繪制施工模型，應(yīng)用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，實(shí)現(xiàn)對施工模型多維度有針對性的數(shù)據(jù)處理。數(shù)模結(jié)合計(jì)量應(yīng)用流程見圖3。

圖3 數(shù)模結(jié)合計(jì)量應(yīng)用流程圖Fig.3 Application flow chart of digital-analog combination measurement

2.1 三維建模

三維建模即結(jié)合工程原始水深數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)高程制作施工模型[5]，包括曲面生成，曲面閉合，分區(qū)分層等步驟。

曲面生成，在Civil 3D 軟件中新建曲面，導(dǎo)入原始測量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)高程文件，分別生成計(jì)算模型的上下面域。

曲面閉合，在邊界面域的邊界線處向原始面與高程面放坡，上下面域閉合生成封閉計(jì)算斷面。

分區(qū)分層，結(jié)合設(shè)計(jì)文件及施工需要，對計(jì)量模型進(jìn)行橫向及縱向網(wǎng)格劃分。

2.2 數(shù)據(jù)建模

應(yīng)用軟件體積面板將過程曲面與各高程控制面相交后形成多個(gè)體積模型，模型選區(qū)添加界內(nèi)體積生成各區(qū)在各層的挖/填方報(bào)告。通過差值運(yùn)算結(jié)果與材料、設(shè)備的信息關(guān)聯(lián)，建立多維度的數(shù)據(jù)分析模型[6]。上述報(bào)表為各區(qū)域施工進(jìn)度安排、設(shè)備組織、材料組織提供了充分的、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3 數(shù)模更新

數(shù)模更新包括模型數(shù)據(jù)更新和進(jìn)度數(shù)據(jù)更新。

模型數(shù)據(jù)更新，主要為計(jì)量模型的上面域的更新。由于本項(xiàng)目涉及標(biāo)段多，邊界條件復(fù)雜，部分施工工序的銜接存在不確定性，業(yè)主方較為頻繁地對施工分區(qū)和設(shè)計(jì)高程進(jìn)行調(diào)整，故我方亦需動(dòng)態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)模型的更新[6]。模型更新主要通過更新面域數(shù)據(jù)（DWG 文件）的方式實(shí)現(xiàn)模型信息的快速更新。

進(jìn)度數(shù)據(jù)更新，即計(jì)量進(jìn)度曲面的更新。將進(jìn)度測量的最新高程數(shù)據(jù)（XYZ 文件）導(dǎo)入計(jì)算模型，即可快速得出相關(guān)工程量信息。

以區(qū)域C、+3.0 mPD 層次施工計(jì)算為例，+3.0 mPD 基準(zhǔn)面以下，進(jìn)度曲面以下為完成工程量A，進(jìn)度曲面以上為剩余工程量B。依次類推可得到各區(qū)域各施工層次的完成與剩余工程量。計(jì)算示意圖參見圖4。

圖4 進(jìn)度計(jì)算示意圖Fig.4 Diagram for schedule calculation

3 對比分析

傳統(tǒng)的CASS[7]與Hypack 軟件計(jì)量的方式按分層分別建立單分區(qū)的平均高程面，進(jìn)度計(jì)算時(shí)將進(jìn)度數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入生成三角網(wǎng)面域之后與目標(biāo)面域進(jìn)行填挖方的運(yùn)算[8]。以2020年4月份的進(jìn)度測量為例，進(jìn)行傳統(tǒng)計(jì)量方法與數(shù)模結(jié)合方法進(jìn)行工程量計(jì)算對比分析。從比較結(jié)果可知兩種方式的計(jì)算結(jié)果基本一致。在計(jì)算精度和工作效率方面，數(shù)模結(jié)合方法優(yōu)于傳統(tǒng)軟件算法。數(shù)模結(jié)合計(jì)量與傳統(tǒng)軟件計(jì)算方法比較結(jié)果見表3。

表3 數(shù)模結(jié)合與軟件計(jì)算結(jié)果比較表Table 3 Comparison results between digital-analog combination and other software

在計(jì)算精度方面，如單分區(qū)多高程設(shè)置、復(fù)雜形狀區(qū)域、工序邊界搭接等細(xì)節(jié)的處理，數(shù)模結(jié)合計(jì)量方法優(yōu)于傳統(tǒng)計(jì)量方法；在工作效率方面，兩種方法在首次創(chuàng)建計(jì)算面域時(shí)耗時(shí)基本無差，但在后期的數(shù)據(jù)維護(hù)更新、數(shù)據(jù)輸出使用、工作效率與體驗(yàn)等應(yīng)用方面，數(shù)模結(jié)合計(jì)量的方法亦優(yōu)于傳統(tǒng)計(jì)算方法。

4 結(jié)語

BIM 技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著項(xiàng)目管理水平的不斷提高。文中應(yīng)用BIM 技術(shù)構(gòu)建三維計(jì)量模型及Excel 構(gòu)建數(shù)據(jù)計(jì)算模型等方法，改善了傳統(tǒng)工程量計(jì)量方法，實(shí)現(xiàn)了工程量的快速計(jì)量及多維度成果輸出，為設(shè)備組織、材料組織、成本控制、進(jìn)度保障提供了堅(jiān)實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。