BIM技術在邊坡工程中的應用前景

安峻岐，朱兆鵬，孔德超，陳聰穎

(吉林建筑大學 測繪與勘查工程學院，吉林 長春 130118)

0 前 言

邊坡工程是建設領域的一項重要內容。由于邊坡工程未能引起各方的充分重視，加之邊坡問題本身的不確定性和高度復雜性，導致當前相關的邊坡分析設計軟件只關注某一具體問題，嚴重限制邊坡設計效率和質量的提升。BIM技術是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術，為這個模型提供完整、與實際情況一致的建筑工程信息庫。借助這個包含建筑工程信息的三維模型，可以大大提高建筑工程的信息集成化程度，從而為建筑工程項目的相關利益方提供一個工程信息交換和共享的平臺，在建設過程中為實現(xiàn)“提質增效”和“綠色施工”發(fā)揮了重要的作用。近年來，BIM技術作為建筑行業(yè)研究的前沿與焦點，廣泛應用于建筑、公路、橋梁等領域。在BIM理念蓬勃發(fā)展的形勢下，應用BIM技術對邊坡穩(wěn)定性分析與變形監(jiān)測、支護結構設計、邊坡景觀設計等問題進行研究是必然趨勢。應用BIM技術建立三維地質模型，可以為邊坡變形破壞過程與機制數(shù)值模擬分析奠定基礎。同時BIM模型可以為邊坡監(jiān)測信息可視化查詢分析提供平臺。

1 BIM在邊坡工程中的應用現(xiàn)狀

徐典政等應用土木工程三維地質系統(tǒng)軟件(GeoBIM)研究水利水電工程邊坡三維工程地質模型建模的技術，給出了建模的基本流程、各種地質對象的建模方法以及建模得到的各種成果。在模型數(shù)據(jù)庫基礎上可以直接得到各類基礎圖件，同時可以在三維空間里多角度查看各地質對象與工程建筑的相互關系，為快速了解、分析各類樞紐區(qū)工程建筑物布置區(qū)的工程地質條件提供了基礎。崔年治[2]結合當前建筑領域BIM的先進思想，提出了一些符合BIM思想的邊坡治理分析軟件的幾種模式，并介紹了其中的實現(xiàn)方式和優(yōu)勢。石峰等[3]以南京某礦坑為研究對象，建立礦坑BIM模型，在此基礎上進行工程量統(tǒng)計和造價分析，同時利用軟件出圖功能，得到不同區(qū)段的剖面圖和相應的支護結構圖紙，進行深化設計完成出圖作業(yè)。此外，借助BIM技術預演施工方案，通過4D/5D的形式直觀地展示現(xiàn)場的實際施工過程，提前發(fā)現(xiàn)施工中可能出現(xiàn)的問題，有效地控制工程的質量、進度和成本。最后指出，在復雜邊坡設計中加入BIM技術可使概念化的圖紙更形象化、具體化，工程量計算和變更實現(xiàn)“一處變更，處處改動”的功能。采用4D/5D進行施工前預演，能有效避免可能遇到的問題，采用可視化的技術交底能提高施工人員的理解，減少施工錯誤。

孫建誠等[4]基于IFC標準功能層和數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則，給出了公路邊坡BIM模型設計、施工和運維管養(yǎng)規(guī)范化技術路線，以實際工程案例對Revit和Civil3D在公路邊坡BIM的應用中進行了對比。楊禮國等[5]完成了邊坡支護結構的參數(shù)化三維建模和智能化設計，實現(xiàn)了支護設計方案的模板化關聯(lián)、支護信息管理、工程量統(tǒng)計的功能，提出從模型表達到支護分類方式，再到屬性存儲和參數(shù)化設計的解決方案，最終實現(xiàn)BIM技術在邊坡支護設計過程中的應用。賈巧志[6]借助BIM平臺，結合三維激光掃描技術，重建擋土墻邊坡三維模型，并提出基于模型面對比、監(jiān)測點對比和特征線對比的變形綜合分析方法，形成了一套可行的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理和分析的方法，提高了邊坡變形監(jiān)測效率和監(jiān)測精度。邢進[7]依托某路塹挖方邊坡防護工程項目，提出了邊坡防護施工BIM模型建模流程，形成一套完整的道路邊坡防護施工進度管理方法，解決了項目信息丟失嚴重、無法有效發(fā)現(xiàn)施工進度計劃中的潛在沖突、工程施工進度跟蹤分析困難以及在處理工程施工進度偏差時缺乏整體性等問題。卞友艷[8]以福廈鐵路廈門北站項目為例，探索了在Bentley平臺的Power civil軟件中開展邊坡工程建模的應用效果，重點介紹了采用Power Civil軟件進行鐵路工程邊坡三維建模的基本流程、建模方法以及建模成果，為BIM技術在我國鐵路邊坡工程中的應用提供了技術路線和技術經驗。

2 BIM在邊坡工程中的應用前景

目前，BIM技術廣泛應用于建筑、公路、橋梁等領域，取得了顯著的經濟效益和社會效益。但是，現(xiàn)階段尚缺乏應用BIM技術解決邊坡工程勘查、設計、施工、監(jiān)測等方面問題的深入研究。鑒于此，結合現(xiàn)有研究成果，本文提出以下關于應用BIM技術解決邊坡工程問題的建議。

1)基于BIM理念，應設計一款全面解決邊坡工程問題的專業(yè)軟件。當前，技術人員在解決邊坡工程問題時，大多采用工具化軟件，常常需要在不同軟件之間進行信息交互，容易產生數(shù)據(jù)格式不兼容等問題，極大限制了工作效率的提高，增加了控制工程質量的難度，不符合未來科技發(fā)展的趨勢。因此，基于BIM理念，結合計算機技術、大數(shù)據(jù)技術、云技術、虛擬現(xiàn)實技術等高新科技，設計一款專門解決邊坡工程問題的軟件，就可以實現(xiàn)以共享數(shù)據(jù)為連接紐帶，貫通邊坡工程信息的采集、模型的建立、穩(wěn)定性分析與支護結構設計、綠化方案比選、施工信息管理、邊坡穩(wěn)定監(jiān)測以及災害預警各環(huán)節(jié)的全周期管理與維護，同時實現(xiàn)成果生成和交付的自動化處理。

2)進一步探索邊坡工程三維建模技術。與建筑、橋梁等工業(yè)建筑不同，邊坡是典型的復雜地質體。邊坡巖體在內外動力地質作用下，內部遍布節(jié)理裂隙等結構面。特殊的結構特征是邊坡變形與破壞規(guī)律十分復雜的根本原因。建立符合實際的邊坡模型是開展邊坡問題研究的基礎，同時也是難點之一。因此，有必要深入探索邊坡的三維建模技術。

3 結 語

應用BIM技術對邊坡穩(wěn)定性分析、主體結構設計、景觀設計等問題進行研究是必然趨勢。本文簡要整理分析了BIM在邊坡工程建模、分析、設計與施工各環(huán)節(jié)應用的研究成果。在此基礎上，提出了兩點應用BIM解決邊坡問題的建議。可以看出，隨著BIM技術的應用，能對促進整個邊坡工程領域逐漸轉型，實現(xiàn)集成智能化，應用前景廣闊。

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