基于Hypack高级航道模型的疏浚工程量计算

基于Hypack高级航道模型的疏浚工程量计算

郑文进苏文杰

中交广州航道局有限公司广东广州510221

摘要：在疏浚工程中，由于某些航道在设计时采用了多种坡比结合的复合型边坡，为能快速且准确地计算出复合型边坡的工程量，采用Hypack软件对边坡进行航道模型设计，然后通过HypackTin模型里的“Tin与航道”体积计算模式对航道边坡工程量进行计算。

关键词：Hypack高级航道模型；工程量；边坡；Tin模型；

前言

Hypack是美国XylemInc.公司开发的，基于windows的综合水文测量和数据处理的软件，提供了强大的内业编辑、绘图和土方量计算功能[1]。在实际疏浚工程中，许多航道的边坡设计并不为规则坡比的边坡，笔者发现此时无法再使用*.pln（在航道设计模块形成的航道设计文件）、线文件*.lnw或模板文件配合线文件来生成高级航道模型[2]。本文采用另一种方法来建立高级航道模型，通过在达曼纳西姆工程和钦州港东航道一期扩建工程两个工程中的应用为例，浅析用tin模型来生成高级航道模型，然后计算含有复合边坡的航道工程量。

一、达曼纳西姆工程

1.1工程概况

达曼纳西姆工程位于沙特东部波斯湾海域，包含疏浚和吹填两部分，其中疏浚部分有西航道、中航道、东航道和CBD航道4条航道，每条航道形状各异，疏浚工程量约为2500万m3，航道设计超深0.6m。以中航道为例，如图1所示，通过等深线可以看出，航槽内有一个-10m至-8.5m的水深变化，航道边坡坡比复杂多变，既有按规则比例变坡的平滑区域，也有毫无规则的“手指头”区域，边坡外还有一个-3m的平台水域。目前常采用的工程量计算方法如格网法、平均水深法等只能计算出航槽的工程量，对于边坡的工程量无法准确计算，所以如何准确快速的计算此航道的边坡工程量是整个航道工程量计算中的重点。笔者在此分享如何采用Hypack的tin与航道模式对此航道进行工程量计算。

1.2建立高级航道模型

Tin与航道体积计算模式的重点在于高级航道模型的建立，首先利用AUTOCAD“保存区域”插件工具拾取并保存等深线上的点，点要足够多，对等深线上的点赋上对应的高程值，然后保存为Hypack的.xyz文件。接下来用tin模型打开.xyz文件，通过tin模型里的保存菜单将其保存为.chn格式的航道模型文件，这时已得到一个初步的中航道高级航道模型。

用hypack的高级航道设计工具打开保存的.chn对其进行修改完善，如图2所示，点击“面表”显示航道模型Faces编辑页面，点击“FixOrientation”使其自动修正，然后点击“ChkFaces”显示检查结果，对有error的面表进行手动修正，通过对三角网点击鼠标右键和“插入行”功能分割、合并、删除或者连接三角网，将边界外的三角网进行删除（尤其是拐弯处），最终使面表里的三角网均按等深线上的点有序连接，“ChkFaces”结果也应全显示OK才行。同时可以用得到的高级航道模型保存为.xyz文件对航道模型进行反向验证，看边坡是否依等深线按比例放坡，如图3所示。若存在不按比例放坡，说明航道模型三角网存在问题，会导致计算的工程量不准确，所以还需对模型进行修改完善，直至模型符合要求。

1.3建立边界文件

模型建立好后，即可对整条航道的工程量进行计算了，但是往往在施工过程中，我们需要对整条航道分块安排施工，即要确定各块区域的工程量，这时我们计算工程量就要将模型与边界文件结合起来计算，如图4所示为添加的边界文件，笔者按施工需要将中央航道分成了8块区域，而每块区域又分为主航槽和东、西边坡（平台归到边坡），用公式可表示为。

1.4工程量计算

添加完边界文件后，在tin与航道界面超深设置为0.6m，按需要对“ReportOptions”打钩，然后点击“计算”，待“退出”变为“Exit”即代表计算完毕，然后在Tin窗口Export工具栏选择ViewReport，可以得到一个详细的文本格式的土方报告。按以上步骤以某期进度数据为例对中航道剩余工程量进行计算，计算结果如图5所示，通过土方量报告我们可以获取各块区域的详细工程量，再整理后得到本期的一个工程量表，如表1所示。通过图4显示这样一个复杂航道的工程量计算耗时却不到一分钟，这大大提高了工作效率。

图2中央航道高级航道模型示意图

图4Tin与航道模式界面示意图

二、钦州港东航道扩建工程

2.1工程概况

钦州港东航道扩建工程（扩建10万吨级双向航道）一期工程位于钦州湾东深槽的钦州港东航道，工程起点位于三墩作业区中船项目西南侧，从南往北依次为三墩航道2、大榄坪航道1、大榄坪航道2，终点为大榄坪1号泊位船舶回旋水域处，拓宽后航道有效宽度360m,底标高-13.3m。航道疏浚量约3357万m3，施工期为18个月[3]。

工程量计算采用的是业主提供的20m间距设计断面图进行计算。如图6所示，笔者在用断面法对浚前工程量核算过程中发现设计断面线在航道弯折处有重叠的地方（以下称重叠区）和未覆盖的区域（以下称未计算区域），因此用断面法计算出来的总工程量还需要减去重叠区的工程量和再加上未计算区域的工程量，即，由于未计算区域均达设计水深，故=0m3，则，从式中可以看出准确计算重叠区的工程量是整个航道工程量计算的关键。

表1中航道某期进度工程量计算表

图5土方量计算报告示意图

2.2建立高级航道模型

通过图6平面示意图可以看到重叠区是由一块三角形航槽和一块似梯形边坡组成，坡比1:7，受纳西姆工程航道模型启发，笔者将边坡区按坡比画出等深线，如图7所示。再通过上文的方法制作高级航道模型，即可得到一个坡比为1:7的重叠区高级航道模型，如图8所示。

2.3建立边界文件

由于三墩航道2和大榄坪航道1分界线为断面桩号B1+665，故笔者按施工需要将重叠区按1+665以南（1+665S）和1+665以北（1+665N）制作边界文件。

2.4工程量计算

先用断面法求出三墩航道2（B0+000～B1+665)和大榄坪航道1（B1+665～B6+013)的工程量，再用tin与航道模式计算出1+665以南（1+665S）和1+665以北（1+665N）的工程量，如表2所示。经与合同量对比，核算结果符合要求。

表2钦州港东航道扩建工程工程量核算表

三、结语

以上介绍了航道疏浚测量中利用Hypack关于土方量计算的一些步骤和计算方法，通过Hypack高级航道模型计算航道工程量，可以实现对复杂边坡的分层计算，具有能分区域、快速、准确的优势，且有详细的土方量计算结果报告。在施工的过程中，准确而高效的计算工程量可以使施工方更合理的安排施工计划以及准确地分配施工力量，从而提高施工效率。

参考文献

[1]2017HYPACKUserManual_EN[M].56BradleyStreetMiddletown,CT06457,USA:XylemInc,2017.

[2]勘察队.HYPACKMAX计算工程量方法[R].天津航道勘察设计研究院,2003.

[3]钦州港东航道扩建工程(扩建10万吨级双向航道)一期工程施工组织设计[R].2017.