基于BIM的巖土工程設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

覃亞民

（中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 北京 100098）

對(duì)于巖土工程來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)是當(dāng)前施工過(guò)程中的必要技術(shù)，決定著施工的效率與成果。施工設(shè)計(jì)更是選喲借助BIM技術(shù)去完成的環(huán)節(jié)，因此文章將針對(duì)BIM技術(shù)在巖土工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用展開(kāi)討論，這是本文討論的主題，也是未來(lái)的技術(shù)發(fā)展方向。

1 BIM技術(shù)概述

BIM 技術(shù)即是建筑信息模型技術(shù)，是能夠?qū)⒔ㄖO(shè)計(jì)模型直觀(guān)、動(dòng)態(tài)展示出來(lái)的先進(jìn)技術(shù)。其在施工過(guò)程中的應(yīng)用，決定著工程施工的效率與質(zhì)量。特別是在設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)，能夠形成更加科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，為后續(xù)施工提供更加可靠的依據(jù)。BIM技術(shù)具備許多優(yōu)勢(shì)，其可視化特點(diǎn)能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)方案更加直觀(guān)地展現(xiàn)出來(lái)，而且通過(guò)BIM系統(tǒng)，能夠整合大量的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，形成眾多相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，所以在需要調(diào)整設(shè)計(jì)時(shí)，往往只需要修正少量數(shù)據(jù)，便能夠完成建筑設(shè)計(jì)模型的整體調(diào)整。BIM系統(tǒng)能夠整合許多動(dòng)態(tài)因素，包括時(shí)間信息、光照信息、溫度信息、濕度信息等等，通過(guò)調(diào)整信息，能夠觀(guān)察到模型信息在不同條件下的變化?？梢?jiàn)利用BIM技術(shù)開(kāi)展工程設(shè)計(jì)工作，能夠有效提升設(shè)計(jì)效率，盡可能避免在正式施工階段的方案修改。在社會(huì)發(fā)展越來(lái)越高的背景下，我們必須要重視對(duì)于BIM技術(shù)的應(yīng)用與革新，確保設(shè)計(jì)工作能夠在更短時(shí)間內(nèi)完成，同時(shí)得到更加理想的設(shè)計(jì)效果，因此以下將進(jìn)一步分析BIM在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用要點(diǎn)，以確保BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)能夠真正得以體現(xiàn)[1]。

2 BIM技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

三維地質(zhì)建模過(guò)程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用方向主要包括以下兩個(gè)方面。其一是基于 Civil 3D建立曲面建模，這樣的建模方式，其實(shí)際的原理是首先將工程施工現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)地層的頂層標(biāo)高、坐標(biāo)等諸多信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成一個(gè)三維曲面數(shù)據(jù)庫(kù)，基于數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)曲面關(guān)系，能夠構(gòu)建起三維的地質(zhì)曲面實(shí)體模型，將巖層實(shí)體狀態(tài)顯示出來(lái)。其次要借助系統(tǒng)的運(yùn)算功能對(duì)之前所形成的實(shí)體完成布爾運(yùn)算，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的基坑開(kāi)挖進(jìn)行模擬。最后是導(dǎo)入大量的鉆孔信息，為后續(xù)的設(shè)計(jì)調(diào)整提供更多依據(jù)。其二是基于Revit平臺(tái)建立三維地質(zhì)建模，其主要原理是利用系統(tǒng)的構(gòu)建功能，采用模擬地層法去完成模型的建設(shè)，利用系統(tǒng)的子圖元功能去對(duì)鉆孔的點(diǎn)位進(jìn)行修改或是增加鉆孔，并且對(duì)各層的分界標(biāo)高進(jìn)行定義。利用這一平臺(tái)去構(gòu)建三維地質(zhì)模型，一般是主體模型，即是說(shuō)可以以當(dāng)前的模型為基礎(chǔ)，對(duì)于相關(guān)的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、編輯與分析等等。實(shí)際利用這一平臺(tái)建立模型時(shí)需要注意的是Revit平臺(tái)具有剪切功能，在完成了剪切之后，要保留輔助圖元，此外要隱藏輔助圖元，如果經(jīng)過(guò)過(guò)度剪切，便很容易產(chǎn)生混淆，導(dǎo)致后續(xù)的操作流程變得愈發(fā)繁瑣。

3 在巖土工程設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

3.1 碰撞檢測(cè)

碰撞檢測(cè)是設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在巖土工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，利用BIM去完成碰撞檢測(cè)，能夠確保所得結(jié)果更加可靠。在施工建設(shè)開(kāi)始之前，為了做好設(shè)計(jì)方案的事先調(diào)整，確保設(shè)計(jì)方案的適用性、合理性，避免后續(xù)投入施工后的調(diào)整，因?yàn)樵谡沁M(jìn)入施工環(huán)節(jié)之后，如果設(shè)計(jì)方案依然需要調(diào)整，那么便必然會(huì)引發(fā)資金與時(shí)間成本的損失。因此必須要利用BIM系統(tǒng)去對(duì)當(dāng)前設(shè)計(jì)方案可能存在的失誤或是不合理的部分進(jìn)行檢測(cè)，避免不必要的成本耗費(fèi)。例如通過(guò)對(duì)于樁基礎(chǔ)的碰撞檢測(cè)，可以為后續(xù)的樁長(zhǎng)調(diào)整提供依據(jù)，對(duì)于設(shè)計(jì)方案當(dāng)中依然存在偏僻失當(dāng)?shù)牟糠诌M(jìn)行排除，以確保樁長(zhǎng)符合實(shí)際的設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)要求，不存在超出允許范圍之外的誤差，借助這樣的檢測(cè)，才能歐股得出更加合理適用的設(shè)計(jì)方案。

3.2 可視化出圖

可視化出圖是BIM技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)之一，通過(guò)系統(tǒng)建立起仿真的實(shí)物模型，輸出為可以直觀(guān)觀(guān)察的實(shí)物圖，能夠避免因不同專(zhuān)業(yè)之間的專(zhuān)業(yè)壁壘而阻礙對(duì)于設(shè)計(jì)方案的解讀。因?yàn)樵O(shè)計(jì)圖紙往往是十分復(fù)雜的，對(duì)于其他不屬于設(shè)計(jì)部門(mén)或是設(shè)計(jì)單位的人員來(lái)說(shuō)，往往是很難看懂的，所以利用BIM系統(tǒng)形成立體化的設(shè)計(jì)展示方案，并且出圖，能夠作為后續(xù)設(shè)計(jì)審核的可靠依據(jù)，直觀(guān)的展現(xiàn)形式能夠讓非設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的人員也更快理解，并且共同參與對(duì)于施工設(shè)計(jì)方案的后續(xù)修正，可見(jiàn)BIM技術(shù)所給予的便利，并不僅僅針對(duì)于設(shè)計(jì)人員，同時(shí)能夠確保更多其他部門(mén)或是機(jī)構(gòu)的相關(guān)人員參與到設(shè)計(jì)方案的審核工作中，給出一定的有利意見(jiàn)，讓設(shè)計(jì)方案更加完善，避免專(zhuān)業(yè)壁壘阻礙業(yè)務(wù)的溝通與工作的接洽[2]。

3.3 土石方的計(jì)算

土石方的計(jì)算是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了保證土石方計(jì)算的精準(zhǔn)性，為了給后續(xù)施工提供更可靠的依據(jù)，借助BIM系統(tǒng)去進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算與分析是必然需求。要根據(jù)建筑地坪去完成對(duì)地質(zhì)模型的剪切，低于地坪原高度的部分即為填方部分，剪切的部分即為挖方部分。鑒于在利用BIM 技術(shù)完成建模之后，各個(gè)圖元都包含了圖元相關(guān)信息，所以在實(shí)際進(jìn)行分析時(shí)，只需要看回填與開(kāi)挖部分的單元體積信息即可，能夠迅速得出土石方量的相關(guān)信息，為了保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，要根據(jù)不同巖層的開(kāi)挖量去進(jìn)行計(jì)算，以保證預(yù)算信息的精準(zhǔn)性。

3.4 施工動(dòng)態(tài)模擬

施工過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的、環(huán)環(huán)相扣的、漫長(zhǎng)的過(guò)程。一個(gè)細(xì)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都可能導(dǎo)致施工結(jié)果受到影響，甚至可能引發(fā)安全事故，后果是無(wú)法預(yù)估的。所以現(xiàn)如今，為了盡可能保證施工的每個(gè)流程都能有序推進(jìn)，BIM的5D技術(shù)應(yīng)用愈發(fā)廣泛，受到了工程領(lǐng)域的重視，同時(shí)也得到了理想的應(yīng)用反饋。所謂5D技術(shù)，主要基于三維模型，并且結(jié)合施工成本、工期等信息的浮動(dòng)以及其他變動(dòng)性的施工信息（包括氣候、氣溫等環(huán)境因素）去對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，包括施工材料單位成本變動(dòng)導(dǎo)致的整體材料成本變動(dòng)，都能夠直接展示出來(lái)，這樣能夠讓相關(guān)人員從使用的成本、質(zhì)量、安全等多個(gè)方面全面管控，有利于優(yōu)化施工方案，盡可能排除產(chǎn)生不利影響的因素。

3.5 施工指導(dǎo)

設(shè)計(jì)方案是指導(dǎo)施工的依據(jù)，而B(niǎo)IM技術(shù)則決定著后續(xù)的施工指導(dǎo)是否科學(xué)、精準(zhǔn)。傳統(tǒng)的平面圖紙用于指導(dǎo)后續(xù)施工之所以依然存在諸多問(wèn)題，主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)方案無(wú)法直觀(guān)、立體、動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)出巖土工程施工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)、各項(xiàng)要素的關(guān)聯(lián)。例如氣候上的變動(dòng)對(duì)于施工的影響是無(wú)法在施工圖紙當(dāng)中展示出來(lái)的。而且隨著建筑領(lǐng)域的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)愈發(fā)復(fù)雜，所以只有利用 BIM 模型，才能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)管、動(dòng)態(tài)指導(dǎo)，因?yàn)槟Ｐ彤?dāng)中已經(jīng)包含了許多動(dòng)態(tài)信息可供參考[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)在巖土工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用，有著不可忽視的重要意義，特別是在施工要求愈發(fā)復(fù)雜的發(fā)展趨勢(shì)下，我們更要了解BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并且合理利用BIM技術(shù)去做好施工設(shè)計(jì)工作，保證后續(xù)的施工有據(jù)可依，這正是本文探討的目標(biāo)。