何志敏
中铁五局集团第五工程有限责任公司 云南昆明 650500
摘要：基于水利水电工程投标施工组织设计以文本格式作为最终呈现形式的原因，针对水利水电工程施工组织设计规范要求及云南省滇中引水工程投标实例，采用SketchUp对项目的地形地貌、临时设施、永久结构、关键布置、工艺流程进行全尺寸等比例建模，并对大型设备进行通过性检查。分析通过性检查数据选取最佳设备选型配置、合理现场工艺组织和施工布置，确保物流畅通、施工快速及便利。
关键词：三维建模 水利工程 投标施工组织设计 应用要点
引言
受水资源分部不均，人均水资源占有量严重不足制约，水成为了城市发展瓶颈。为解决国家的发展，172项重大水利工程应运而生并相继开工建设，长距离引调水工程成为一种常态。水利工程的建设涉及国计民生，一些水资源严重短缺的地区，水利工程建设的建成运营迫切而紧急。水利工程施工组织设计分两个阶段，投标施组即是一套解决方案，也是投标单位施工先进性和关键技术突破的展示窗口，是建设单位选择承建单位的重要依据。传统水利施组附件的图纸均是采用CAD绘制的平面图，一些结构、地形及工艺不形象、表现手法单一，甚至一些复杂的结构晦涩难懂，评阅人员、管理人员及施工作业人员容易误解。当今建筑行业绘图软件CAD大行其道，而如何将三维建模运用到施组，让施组的施工工艺、场地布置跃然纸上达到通俗易懂的目的是值得施工单位去探究的。三维建模能全比例模拟施工、强化资源配置、合理布置场地、优化施工工艺；可以让施工单位对施工方法的创新、施工工艺的优化、施工能力的突破更加直观、立体和形象的展示给评审专家和参见四方；对建设单位能否选到一个有经验、有能力、有担当的施工企业有较好的参考价值，对监理单位直观了解工艺实现监督提供了依据，对施工一线作业人员施工作业复杂结构物提供很好的既视感。
1三维建模的技术特点
1.1可视化
图纸是工程师的语言，传统水利施组的附图均为CAD绘制。评标专家和一线作业人员拿到的图纸需要通过图纸的点线面，对建筑物或构件进行空间重塑。对于简单或者结构物没有异形的变截面，这种方式还是可行的，对复杂建筑物原来的方式就容易产生误解，需要一种更为形象具体的将施工单位的施工工艺、结构物布置与地形地貌相适应、地下建构筑物巷道通过性等关键技术达到“跃然纸上”的效果。SketchUp是一款通过点线面经过推拉、旋转和交错实现三维建模的绘图软件，通过Vray渲染后三维模型能逼真的显示其材质、光线及阴影，通过平面导出CAD等轴测图，通过剖面推拉可实现随意剖面线的切割，从而达到图纸的通俗易懂和工程师语言的无障碍沟通。
1.2工艺流程模拟形象化
以往的施工组织设计关于施工工艺流程都会做成工艺流程框图，以文字、图框加箭线形成，仅能从文字知道工序不形象，设备配置是否满足、布置是否合理、相对空间位置关系不能直观的展示。采用SketchUp三维建模，通过对全工序按时间和空间循序模拟并渲染出图，形成的施工工艺流程能对工法创新、工艺优化及施工能力的突破全面立体的进行展示。
1.3空间布置优化
SketchUp可以全尺寸等比例进行三维建模，实现建筑物与地形地貌的相适应及场地布局优化、量化、美化；对隧洞等巷道施工，洞内设备与对应台车的通过性和适用性进行全尺寸工艺模拟，对台车通道进行设备通过性检查确保设备选型的适用；按照等比例全尺寸模拟洞内施工工艺确保设备与施工功效的相匹配；对洞内管线、物流通道的优化实现物流高效，加快施工进度。
模拟施工管线、轨道、运输通道、人行步道等空间位置关系，通过优化碰撞，减少弯头从而降低风损和水头损失；精确定位与结构物的碰撞，提前做好预埋、开孔、开口杜绝对混凝土的二次破坏，确保结构安全、布置实用、布局合理。
2工程概况
2.1项目概况
云南省滇中引水大理 Ⅱ 段施工2标位于大理州大理市、宾川县境内，输水隧洞包含海东隧洞4#施工支洞至海东隧洞出口控制段10.930km（DLⅡ 14+355.000～DLⅡ 25+285.431）、狮子山隧洞进口控制段3.083km（DLⅡ 25+801.348～DLⅡ 28+885）、进厂到道路、金属结构、工厂设施、环境保护及水土保持土建施工、施工安全监测等。
2.2施工组织设计要求
编制施工组织设计时应采用文字并结合图标形式说明主要分项工程的施工组织、施工方法、技术组织措施。同时应对关键工序、复杂环节重点提出相应技术措施，如冬雨季施工技术、减少噪音、降低环境污染、地下管线及其它地上地下设施的保护加固措施等。施工组织设计还应该结合工程特点提出切实可行的工程质量、工程进度、安全生产、防汛度汛、文明施工、水土保持、环境保护管理等。
2.3施工总平面图要求
绘出现场临时设施布置图及表并附文字说明，说明临时设施、加工车间、现场办公、设备及仓储、供电、供水、卫生、生活、道路、消防等设施的情况和布置。
3 SketchUp在水利工程施工投标中的应用要点
3.1临建设施中的应用
临建设施，是施工组织的基石。施工配电、生活、办公、拌合楼、厂站等能否满足施工强度要求？是否在征地红线范围内？建构筑物能否与地形相适应？场站等临时设施布置是否合理协调？以往通过文字说明及CAD图示晦涩难懂，能否满足要求？是否合理？很不直观，甚至常在评审过程中被质疑。SketchUp提供了一个很好的解决途径，通过航拍或者奥维地形数据导入SketchUp形成实体地形；按照施工强度的峰值计算出最大施工人员数量并与之配套临建设施满足施工人员生活需求，合理、有序的构建三维模型；结合实体地形与临建三维模型相适应协调；经过细部处理和渲染后得到形象直观可视化照片。如图1所示斜井施工支洞的主要生产临建设施实现了与地形、征地边界相适应，布置紧凑有序，模型全部按照全尺寸等比例构建。图2充分结合征地边界要求基于紧凑、大方、合理、有序的建设思路，按照施工期作业人员峰值150人布置生活区、办公区及配套设施。
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3.2物料组织中的应用
隧洞施工的进度控制关键在工序安排和循环时间的卡控，出渣又是作为隧洞施工循环时间制约的关键工序，出渣的时间受物料组织的制约，如何将关键工序及隧洞施工的布置完整形象的展示给评审人员至关重要，SketchUp提供了一个很好的平台，通过绘制全尺寸等比例模型可以解决管线碰撞问题图3、最大程度减少管线弯头从而降低能耗图3、超前建模衬砌台车对主要施工设备进行全尺寸等比例实施通过性检查实现设备合理选型图4。
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图4 隧洞衬砌台车通过性检查图
3.3工艺流程中的应用
传统工艺流程图只能简单演示工艺的大概时间轴上，不同的工序内容，空间概念完全需要有经验的专家、参见四方技术人员或者施工作业人员去思维重塑，一些复杂工序及复杂工艺很难凭空想象出来，SketchUp可以在时间轴的基础上按工艺的空间顺序形象具体的将细节呈现出来。为评审专家、参见四方技术人员或者施工作业人员提供快捷、轻松、直接的阅读体验，更能将施工单位施工方法的创新、施工工艺的优化、施工能力的突破更加直观、立体和形象的展示出来。
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3.4施工总平面的应用
以往施工单位绘制的施工总平面图，临时设施、加工车间、现场办公、设备及仓储、供电、供水、卫生、生活、道路、消防等设施的情况和布置基本是图框或表格表示，对应性和与文字的匹配性不好，不直观，地面结构物与地形的融合、适应、协调性看不出来。SketchU绘制全息地形图与关键结构物适应，各工区临建对应放大，直观、逼真、3D可视化程度高给评审者、参见四方技术人员或者施工作业人员更好的阅读体验。受幅面限制截取部分如图5。
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图5 施工总平面布置图（部分）
4 三维建模在水利工程施工组织设计中的展望
SketchU是一款入门门槛低、操作简便、3D可视效果佳的三维建模软件，有很好的的适应性在施工组织设计的投标和实施阶段均均可以通过建模渲染后精美的图片给评审专家、参建四方技术人员或者施工作业人员提供轻松愉悦的既视感。2018年我们在云南滇中引水工程第一次使用SketchU绘制的临建、布置、工艺、效果图参入投标施工组织收效良好，并在水利行业投标中迅速得到同行认可和大范围的推广。从2018年至今我们开展的三维建模还是存在诸多可以再挖掘、再优化和再提高的空间，尤其是与SketchU匹配又能优势互补的软件如Lumion的地形适应性、PS的高效图片处理效果等交叉引用会大大提高对图纸的既视感和绘图的工作效率，同时也可以在压缩施工组织设计的厚度的同时提高施工组织设计的编制深度，通过图文并重的方式亮化、优化、形象化施工组织设计。
5 结束语
SketchU是三维建模软件中的一款，具有一定代表性，操作简便、入门门槛低、可视化程度高，可带给评标专家、参见四方技术人员或者施工作业人员好的阅读体验。建筑信息模型既视感强、可实现随意切剖、3D识图操作简便，技术人员容易上手、施工人员易懂易会，可缩短进场识图、方案编制及交底时间值得在施工单位推广。通过三维建模主体的复杂结构、预留孔洞、预埋构建细部图纸一方面可以检查出差漏错碰问题，另一方面可以优化风水管路弯道，在长时间的运行情况下可以大幅降低能耗。在建筑行业大力推行建筑信息模型的形势下，施工单位充分利用当前形势不断开拓、不断积累、不断创新建筑信息模型的呈现方式值得去深入探究。随着建筑信息模型的发展也会对施工进度、工程质量、工程造价带来积极的影响。
参考文献：
【1】齐志坚.水利水电工程施工组织设计规范SL303-2017. 北京.中国水利水电出版社.2017
【2】赵长海.水工建筑物地下开挖工程施工规范SL378-2007.北京.中国水利水电出版社.2008
作者简介：何志敏1984年生，性别男，职称高级工程师，主要从事水利水电施工，联系电话18890110268,工作地址云南省昆明市经开区旭照路中铁五局滇中引水项目部，邮编650500，电子邮箱363138840@qq.com