BIM在地勘與樁長選擇方面應用的探索

侯振國 賈寧 方振 王凡

摘要：傳統樁長設計依據地質勘探報告分析計算，量大繁瑣，本文針對設計過程不足，通過BIM技術在樁設計中應用探索，構建三維地質模型，模擬地質分布情況，通過參數化建立樁模型，通地勘數據與設計數據間的傳遞，減少信息回溯，充分利用BIM的可視化與參數化特征，快速、動態實現樁長確定，實現基于BIM技術的三維地質模型與樁可視化設計應用。

Abstract： Traditional pile length design is based on geological prospecting report analysis and calculation. It is large and cumbersome. This paper focuses on the lack of design process， uses BIM technology to explore the application of pile design， builds a three-dimensional geological model， simulates geological distribution， and establishes a pile model by parameterization. Through the transfer of geological survey data and design data， it can reduce information backtracking， make full use of BIM's visualization and parameterization features， and quickly and dynamically determine the length of piles， and realize the application of three-dimensional geological model and pile visual design based on BIM technology.

關鍵詞：BIM技術；樁長設計；地勘模型；輔助設計

Key words： BIM technology；pile length design；geological survey model；aided design

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0202-03

0 引言

我司某項目采用EPC模式建造，全過程應用BIM進行設計、施工與后期維保，為了縮短工期，提高建造效率，項目應用BIM技術進行設計、施工、運營。本文重點介紹基于BIM的地勘與樁長選擇應用與探索。

傳統樁長設計根據地質勘探報告數據分析計算，以地質勘探報告提供的不同巖層測點或等高線數據來結合規范的入巖深度來進行樁長一個個計算，計算工作量大而且繁瑣，容易導致數據出現偏差，且在施工中因夾層或孤石造成樁施工問題難以規避。樁長設計傳統圖紙不直觀，傳到建設單位、總包單位之后需要基于繁瑣數據和平面圖去揣測、想象、也容易遺漏，不利于交流和核對。

針對這種情況，采用BIM的應用思路，以可視化、參數化的形式來進行設計，BIM成果可直觀地進行比對、修改，提高了多方交流的效率。

1 實施思路

通過BIM技術建立精準的三維地質模型，模擬土層與巖層分布，同時根據已有資料建立樁基礎模型，兩者模型合成，進行基于BIM的地勘與樁應用。

技術路線：明確工程重難點→制定BIM實施目標→組建BIM團隊→建立相關BIM模型（現場地形、地質巖層、樁基模型等）→BIM模型合成→BIM應用→應用總結及反饋

2 BIM模型建立

2.1 確定模型精度要求

模型精度直接反映模型信息量大小，信息量越高，模型參考性越高，但高精度的模型同時也帶來時間及成本增加，綜合考慮，本項目在建立模型初期確定如下內容：①地質，各地質層及地表面繪制；②工程樁，不含工程樁鋼筋等信息。

2.2 軟件選用與制作方法

2.2.1 軟件選用

AutoCAD Civil 3D軟件是Autodesk面向土木工程行業的建筑信息模型解決方案。它可以使用傳統的勘測數據（如點和特征線）創建曲面。借助曲面簡化工具，充分利用航拍測量的大型數據集以及數字高程模型，創建模型，基于可視化效果模型快速獲得多種設計方案。

Autodesk Revit軟件專為建筑信息模型而構建的平臺軟件、可以通過精確實現建筑外觀的可視化來支持更好的溝通、本文主要用來建立建筑與結構模型。

2.2.2 制作方法

通過civil 3d 對詳勘的巖層等高線進行巖層面的生成、基于巖層面之間生成對應巖層。采取內建模型導入的方式將巖層以dwg格式分層導入到Revit中，在在Revit平臺中確定好巖層的空間位置，用Revit將樁畫出，達到入巖深度后對入巖面高程進行提取使用。之后可以通過草圖大師制作相應剖切動畫，便于直觀觀察。

2.3 實施過程概述

2.3.1 制作精準的巖層曲面與巖層曲面實體化

①純點數據，分好點類、坐標、標高，以.txt格式導入到軟件中，生成高程點、基于點高程生成曲面。純點數據只包括X，Y，Z的大地坐標，以最直接的鉆探數據得到。

②平面等高線加標高數據，用曲面工具提取對象將文字移動到高程，基于等高線生成曲面。

③等高線多段線數據，基于鉆探點數據生成的曲面多段線dwg格式文件，等高多段線成空間布置，具有三維特性，如圖1所示。

2.3.2 實施難點

①地勘提供等高線生成的dwg格式文件多段線高程與標識高程不符，出現倍數擴增，生成的曲面在Z軸方面扭曲，多段線數據點繁雜，挨個調整效率低。如圖2所示。

解決方法：以強風化巖層為例，擴大等高線生成曲面，給定基點成組，另存名為“擴大化強風化巖層，導入時選取導入選項，Z方向比例縮小對應擴大倍數即可。

②曲面間實體部分的轉化重疊部分的，錯層面土層的識別。

解決方法：對應曲面工具選取從曲面到實體工具，選取不同土層的等高線作為上下限，切換civil 3d模式到3維建模模式，對巖層重疊面進行交集運算，制作新的巖層實體。

2.4 樁基BIM模型建立

2.4.1 建立統一標高位置體系

①絕對標高系。用Revit軟件建立絕對標高體系是因為前期施工挖土以及其它位置點的復核參考都是依據絕對標高進行校核，絕對標高體系擁有對接地勘數據的優勢，同時可以在三維狀態下直接提取任意位置的高程。

②水平方位定位。以絕對標高±0建筑物紅線邊角作為水平方位定位點，方便不同軟件模型的位置鏈接。

2.4.2 基于標高體系建立樁基模型

在Revit平臺中基于已有的坐標系，做好底板模型。基于底板模型設立參照面、基于參照面和設計底圖內建拉伸，給予樁名稱和標簽，用于儲存后續入巖的數據，可以直接導出excel便于分析。

2.5 巖層與樁基模型整合

2.5.1 模型轉化

由于Revit對導入的模型要求圖元做過限定，炸開的限制是在10000個圖元以內，生成的整個巖層實體需要根據情況自行進行成組導出dwg格式文件，基點選擇以絕對標高±0建筑物紅線邊角作為水平方位定位點，并利用“PU”命令，對導出前模型進行清理，對導出后的模型同樣利用“PU”命令進行清理，保證空間中不存在其他圖元影響到導入后模型中，影響全局的顯示。

2.5.2 模型導入

Revit中內建模型，命名對應土層名，導入對應dwg文件，選擇炸開，從導入符號變成實體、賦予材質以區分，依據水平定位線與基礎模型對接。

3 BIM應用

3.1 輔助設計

入巖標高提取與處理：

①制作參數化樁。新建常規模型，命名不同樁號拾取基礎頂平面新建拉伸，拉伸進入對應巖層。

②標高提取。三維模式下選取巖層與樁，使用剪切命令，布爾運算減掉重疊部分，對樁進行臨時隱藏，使用高程點工具對最低入巖點進行標注，而后解除臨時隱藏，如圖6所示。

③制作EXCEL表格分析歸類。將樁號、入巖類型、最低端入巖端標高、樁頂標高、錄入EXCEL之中，根據起始點絕對標高和入巖標高，自動計算出設計樁長。

3.2 虛擬施工

①制作剖切動畫。剖切動畫是為了更加直觀地表現樁與土層之間地關系，多角度對模型進行剖切，制作不斷階段不同時段動畫，如圖7所示。

制作方法基于現有的Revit模型進行導出，導出格式為ACIS格式文件，在Sketch up中打開，進行材質的調整，設定剖切關鍵幀，完成動畫導出。

后期運用Premiere軟件進行剪輯配音、增加標題，就可以完成視頻效果的最終制作。

②現場工程樁施工模擬。可以將revit中模型導入navisworks進行施工模擬，輔助項目進行工期策劃、工期管理、工期預警等工作。

3.3 工程量統計

基于樁基模型，利用revit明細功能進行混凝土量自動統計，方便日常混凝土澆筑量提取，而且根據工程樁情況，把相關信息輸入，根據工程進度，可以把樁成孔深度、成孔時間、樁實際澆筑量等信息及時錄入，實現工程信息梳理與歸集，為建設項目大數據奠定基礎。

4 結束語

運用BIM思維，在勘探結束后可直由接勘探單位建立巖層模型，交與設計，進行樁的設計。由于建模的可視化特點，能夠直觀反映高程點的情況，避免了平面出現錯誤點而帶來的影響，優化了工作流，比傳統純手工計算得出的數據具有更快傳遞與理解的效果。就目前探索的應用情況而言，尚存在導出的地形與樁的入巖層位置標高尚不能通過參數化實現一鍵完成，需要在三維狀態下進行手動點擊標注。