三维软件在大石门水利枢纽工程中的运用

范涛

（水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830000）

1 工程介绍

为探究大石门水利枢纽工程交通布置的可行性，运用civil 3D软件，对左岸主要交通进行设计模拟，根据施工总布置，道路设计标准采用《水利水电工程施工组织设计规范》场内道路技术标准。文中采用Civil 3D对道路总布置进行模拟[1]。根据相关文献资料[2-4]，civil 3D软件已普遍运用于工程挖方，可较真实的计算道路填挖方工程量；从而计算得出对上下游主要交通工程量，对道路布置可行性进行研究；通过civil 3D自带三维视图程序，通过总体布置及地形条件观察，得出判别交通布置优化方向

2 工程布置

根据工程的枢纽布置、地形条件、料场、存弃渣场分布情况，以便利施工、避免干扰、一路多用为原则。该工程施工期间场内道路共布置有13条。其中左岸道路7条；右岸道路6条，分别衔接至各施工区。

根据工程需求，L1道路为下游永久进场交通，起点连接进场道路，终点连接大坝下游之子道路，施工期作为下游施工交通，运行期作为永久进场道路。主要承担外来物资运输，大坝填筑及从下游进入枢纽施工区的任务。L2道路起点接左坝肩现有道路，终点至导流洞进口。施工期主要承担从上游进入枢纽施工区的任务、截流前导流洞施工、截流堤施工及大坝填筑。L3道路起点接L2道路桩号，终点至上游围堰顶高程主要承担围堰填筑、部分大坝填筑任务。L4道路主要承担大坝左岸边坡开挖物料运输。L5施工道路起点位于大坝基坑，主要承担大坝开挖及填筑物料运输。L6道路主要承担左岸高边坡处理物料运输。L7道路主要承担枢纽区混凝土骨料的运输任务。

坝体填筑高峰期，施工运输任务主要由L1道路、L2道路及L3道路承担。根据工程施工总布置，文中针对这三条主要交通道路进行模拟分析，采用civil 3D软件对道路进行模拟[5-8]，通过软件自带工具计算工程量，分析方案可行性；通过三维可视化工具，探究工程道路总布置优化方向。

3 交通特性分析

根据道路使用功能，设计标准采用《水利水电工程施工组织设计规范》场内三级道路，为满足工程施工，控制最大纵坡为10%。模拟得到三条道路情况如下：

1）下游永久交通。L1道路为大石门水利枢纽工程永久进场道路，布置在车尔臣河左岸，连接对外交通，主要承担外来物资运输，经炸药库、2号利用料堆放场，由车尔臣河左岸下游地形较缓区域傍山开挖至1号交通洞，道路相对高差为140 m，最小高程为2 190 m。路基设计宽度为7.5 m，开挖边坡为1∶1.0，15 m一级马道。由于地形条件较差，河岸岸坡陡峻，地质条件为砂砾石地层，绝大部分路基为土方开挖路基。

运用civil 3D软件将按设计平面线、纵断面设计线及横断面设计，对L1道路进行模拟，以原始地形曲面为参照，道路设计完成后，可看出，受地形条件影响，道路沿线大部分为挖方路基；因地势陡峭，处于峡谷地形，导致道路挖方高度较大。L1道路为下游永久进场交通，沿线边坡均为砂砾石底层，道路挖方高度大，作业难度困难，存在高边坡防护问题，边坡防护区域大，不易实现。由此看来，下游永久交通可作为比选方案，为实现永久进场交通任务，可考虑以交通洞型式，布置2 km交通洞与L1道路方案进行对比。

2）上游永久交通。L2道路为工程区上游施工期主要交通，布置何故左岸，终点至导流洞洞口，施工期承担导流洞施工主要交通。后期承担截流堤施工任务。L3道路连接L2道路与围堰，作为填筑围堰及大坝一定高程范围填筑的主要交通。道路相对高差为150 m，路基设计宽度为7.5 m，开挖边坡为1∶1.0，10 m一级马道。由于地形条件较差，地质条件为砂砾石地层，绝大部分路基为土方开挖路基。

运用civil 3D对L2道路、L3道路及大坝进行模拟后，可得到工程上游交通与坝体位置关系图（图略）。经civil 3D软件自带三维视图工具观察，L2道路充分利用上游一处冲沟地形，达到道路使用功能。经过观察分析，最大开挖高度35 m，平均开挖高度为20 m。道路最小平曲线半径为15 m，充分满足工程车辆通行条件。由于L2道路、L3道路为临时施工道路，根据其使用功能，结合地形条件，方案基本可行。

3）工程量分析。采用civil 3D软件自带体积面板工具和断面面积分析工具，得出工程主要交通工程量见表1。

表1 主要交通道路工程量表

通过分析计算，L1道路受地形条件影响，挖方工程量较大，且后期边坡防护较难实现。计算分析所得出的道路挖方量难以实现，方案不可行。

经表中工程量数据可看出，L2道路工程量较大，但由于工程所处地形地质条件较差，道路均处于悬崖峭壁，不能实现填方道路。由道路工程量分析，道路满足施工期临时交通任务，L2道路方案基本可行。L3道路接L2道路至围堰，道路工程量较小，方案可行。

4 结论

文中以大石门水利枢纽工程场内交通布置为研究对象，为探究工程区场内交通布置可行性，对大坝上下游主要交通进行分析研究。通过civil 3D软件，对工程区主要交通进行了模拟，通过道路模拟，得出了道路填挖方工程量。经工程量分析，下游交通工程量难以实现，方案不可行；上游交通可实现预期任务，方案可行。

通过软件自带三维视图工具对交通布置进行了总体分析，上游交通挖方范围巨大，可考虑通过交通洞方案与之比选；上游交通与地形相结合，实现了道路使用功能，道路通行条件满足施工要求。文中所得结论为工程交通布置方案可行性提供了理论基础，后期方案比选过程中，可直接采用该结论进行交通布置优化。