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一、项目工程概况

苏阿皮蒂水电站位于几内亚西部孔库雷河河中游,距首都科纳克里135km。水库总库容74.89亿立方米,装机容量450MW,年发电量20亿千瓦时,工程等别为Ⅰ等,工程规模为大(1)型,大坝为碾压混凝土重力坝,最大坝高120m,项目建成后将扭转几内亚国内的能源短缺局面,让几内亚由电力进口国成为电力出口国。

二、项目工程难点

1

 工期紧、任务重

2016年1月与几内亚政府签订融资-设计-采购-施工总承包F+EPC合同,合同工期只有58个月,与国内同类工程相比短17个月,混凝土月浇筑高峰强度高达20万立方米。

2

 地质条件复杂、需要动态调整设计

覆盖层最大厚度45m,边坡最大高度150m,岩石遇水软化,存在软弱夹层,地质条件复杂,大坝稳定、安全、投资问题突出,需要动态调整设计。

3

 建设环境苛刻、对设计的要求高

合同明确要求采用欧美标准,设计文件的实施须通过YREC(设计团队)、CWE(总包方)、CTEB(分包商)、SECC(中方监理)、TEF(法国咨询)的层层评审;水泥、粉煤灰、钢材等大宗材料、设备及零配件均需从国外进口,采购运输周期至少6个月,存在极大的工期风险。

4

 施工人员理解设计意图能力不足

施工人员有2/3为当地雇员,文化水平低、专业技能差,理解设计意图能力不足。

三、项目组织方案

为解决工程面临的难点,项目组决定以达索系统3DEXPERIENCE(3D体验)平台及自主开发的设计信息管理系统为依托,实现项目设计全阶段的正向实时协同设计,并进一步延伸设计服务产业链,为项目全生命周期提供重要支撑,实现可交付的工程数字化资产,借助“一带一路”的战略平台,助力“中国元素”,“中国技术”、“中国标准”、“中国品质”走向国际舞台。

基于ENOVIA在本地进行项目管理,管理项目的人力资源及设计成果,所有的设计成果均储存于云服务器上,确保数据的可追溯性。对于施工现场,采用自主开发的信息管理程序进行现场文档的管理,避免现场设计文档的管理混乱问题,在设计信息的管理上提高标准。

在软件方面,本项目核心平台选择了达索系统的3DEXPERIENCE(3D体验)平台。3DEXPERIENCE(3D体验)平台是具有更强的专业性,高效性,可扩展性的先进设计平台,结合CATIA、Composer、ANSYS、Abaqus、Visual Studio等软件,通过自主开发的接口程序,实现BIM信息的共享。

四、项目BIM应用

在可研阶段、初设阶段和施工图阶段,基于3DEXPERIENCE(3D体验)平台开展规划、地质、水工、厂房、施工、机电、金结、造价等多专业实时正向设计,不同阶段模型精细度和复杂程度在不断深化,到施工图阶段时,整体模型存储空间高达3.2G。

在可研阶段,主要完成坝型、坝线方案的比选工作,采用参数化模型快速建立不同坝线及坝型的大坝外形模型,在初设阶段,确定坝型、坝线方案后,在其对应的外形模型的基础上进行详细加工处理,形成带电气、金结等设备的详细模型,在施工图阶段延续初设阶段的详细模型,实施进一步精细化处理,进行精准坝基开挖设计,混凝土合理分区,电气设备布置,管线等设计,并形成工程量BOM表格,最终生成二维施工图纸,用于施工。

1

 实时正向协同设计

依托3DEXPERIENCE(3D体验)平台,可以实现各专业实时在线协同作业;模板、族库等知识库资源都存在于服务器,保证数据源的唯一性;基于模型全貌的实时获取,能够对设计进度及时把控,基于在线工作用户信息管理,及时了解项目占用人力资源情况。协同设计结构如下图所示:

本项目的正向设计过程主要是:依据三维地勘数据,建立地形地质模型,多专业实时在线协同,建立不同阶段的BIM模型,项目管理层在线进行设计进度把控和设校审,全面掌控动态设计数据,最终实现出图和指导施工。正向设计流程如下图所示:

2

 企业级资源库建设

完善并丰富企业级资源库,拓展了常用的土建库,形成标准的GB/IEC机电库,到目前为止总入库零件达20000多个,标准的参数化模型400多个。同时依托3DEXPERIENCE(3D体验)平台实现企业级资源库的平台化管理,各专业部之间知识的最大化共享,减少重复劳动,提高企业资源利用率。

3

 重力坝智能设计

将设计规范和公司自有的知识工程结合起来,自主开发重力坝智能设计程序,实现重力坝设计的规范化、智能化,能快速完成重力坝的设计。本程序能让新员工快速上手,将工程师从繁杂的制图中解放出来,更加致力于重力坝本身的创新性设计当中。

4

 复杂坝基开挖优化

采用BIM技术,在土岩分界面附近精准开挖,根据现场实际揭露的地质情况,实时动态调整地质模型和开挖设计,既能保证边坡的稳定,又能保证工程量的最优化。

5

 泄流底孔坝段优化

采用BIM模型、CFD计算模型、物理模型进行相互验证,发现流道边墙存在掺气不充分的问题,将会严重影响建筑物的质量安全和使用寿命,通过反复调整模型,直到满足掺气要求,保证设计成果的安全性和可靠性。由于结构体型复杂,根据BIM模型、有限元模型、三维配筋模型进行坝体三维配筋设计,实现模型共享,提高设计质量和效率,钢筋出图时间由传统的2个月缩短为1个月,设计文件一次性通过咨询审批。

6

 弧形闸门优化设计

闸门设备由中国生产制造,运输至几内亚项目现场安装,设计、制造加运输时间长,一旦产品出现问题返厂将延误工期至少6个月。利用资源库,快速组建闸门BIM模型,运用DMU运动仿真,解决闸门运动干涉问题,使闸门在出厂前满足设计要求,保证工期如期实现。

7

 大型设备吊装工艺模拟

通过对水电站的转子起吊过程进行可视化模拟,对优化厂房的空间结构,节省工程量,指导业主及施工单位制订转子吊装工艺流程,提高吊装精度,减少误操作,具有重要的意义。

8

 基于BIM的设计信息管理系统开发

结合BIM、互联网和先进的图形显示引擎,自主研发设计信息管理系统,将轻量化BIM模型与现场设计文档相关联,实现模型的交互式查询,实时更新、查看任意时刻设计进度、施工进度的轻量化模型,实现设计文件的数字化交付,将设计图文档管理、设代日志、设计变更每周例会等进行管理,逐渐形成可追溯的大数据,提升项目整体设计管理水平。

五、 项目应用总结

基于达索系统3DEXPERIENCE(3D体验)平台的协同正向设计,确保了数据源唯一性、方案最优性、实现了设计进度的把控、人力资源的管理。通过本项目的积累,丰富并完善了企业资源库,新增库文件2 000余个,库文件总量达2万量级,标准的参数化模型达400多个。开发重力坝智能设计程序,实现重力坝设计的规范化、智能化,快速化,设计时间缩短3个月。基于BIM的设计信息管理系统开发,规范了如设计图纸、设计变更、设计通知、计算书等设计信息的管理,提升项目整体管理水平,沟通效率提升70%。通过坝基的开挖优化,节省开挖量23.8立方米,直接节省投资152.79万美元,减少开挖工期3个月。对坝体及闸门的优化分析计算,节省了设计时间1个月,争取工期4个月,避免工期延误6个月。


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admin

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