BIM技術在場地平整土方計算中的實踐應用

王守錢 劉幫 陳建光 劉建軍 付皓 張凌國

(中建四局貴州投資建設有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引言

在工程建設項目正式施工以前，需要達到三通一平，即施工現場應達到水通、電通、道路通和場地平整等條件。采用傳統方格網法分塊計算的方式比較繁瑣，土方量計算結果的準確性主要取決于工程技術人員的經驗積累、專業知識以及現場地形情況，而采用BIM技術則可以做到快速精確地計算出場地平整土方工程量，并可以優化場地平整的設計標高。

1 項目概況

在貴州某一工程項目當中，需對現場進行場地平整并計算土方，場地需平整至某一設計標高，該項目的場平放坡要求為一級放坡，以某一固定坡比放坡至地形曲面即可，然后需要對整個場地平整進行優化以達到填挖平衡節約材料和運輸成本，最終，優化場地平整的設計標高。如果采取傳統計算方法，計算會非常的繁瑣。因為地形曲面是不規則的，要想按照某一坡比放坡至地形曲面并且實現精確挖填平衡是非常困難的。為此，我公司特采用BIM技術來對場地平整進行精確控制。

2 Civil3D在場地平整中的精確應用

2.1 應用流程

主要應用流程是，首先從測繪人員那里拿到包含三維坐標信息的原始場地地形圖，創建原始的三維地形曲面模型；然后根據初步場地平整設計標高創建初步場地平整的設計模型，即可生成初步場地平整設計曲面模型，原始三維地形曲面模型和場地平整設計曲面模型的體積差即是場地平整的土方量；最后使用挖填平衡功能實現場地平整設計，曲面模型自動調節到挖填平衡的狀態。這時，最初的場地平整設計標高就會經過優化，變成能夠實現挖填平衡的設計標高。具體流程如圖1所示。

圖1 應用流程圖

2.2 應用流程

2.2.1 原始的三維地形曲面模型

從測繪人員那里拿到包含三維坐標信息的原始場地地形圖，拿到原始場地地形圖之后，先分析地形圖中包含哪些有用數據，通常可以用來創建三維曲面模型的數據主要包括高程點、坐標點、等高線等數據，本項目測繪人員提供的地形圖主要包含等高線地形數據，如圖2所示。

圖2 等高線地形圖

在使用等高線地形數據創建三維曲面模型之前，需要先有針對性地隨機選取等高線，對等高線數據進行核查，驗證其是否含有標高，以及標高是否正確合理。如圖3所示。

圖3 等高線標高數據核查

等高線數據核查無誤之后就可以用來創建原始的三維地形曲面模型。在創建好三維地形曲面模型之后需要在三維模式下檢查，觀察創建的三維曲面模型是否有異常，因為可能會出現數據添加失誤而導致添加錯誤的數據形成曲面。需要將這些錯誤數據排除以創建正確的三維地形曲面模型。如圖4所示。

圖4 原始三維地形曲面模型

2.2.2 根據初步場地平整設計標高創建初步場地平整的設計模型

原始三維地形曲面模型創建好后，只需根據項目需求設定初步場地平整設計標高、放坡坡比即可快速完成初步場地平整的設計模型，進而得到初步場地平整設計曲面模型。如圖5所示。

圖5 初步場地平整設計曲面模型與原場地平整設計圖對比

2.2.3 場地平整土方量計算

得到初步場地平整設計曲面模型之后，利用軟件將場地平整設計曲面模型與原始的三維地形曲面模型進行布爾運算(如圖6所示)，得到兩個曲面之間的體積差，即為所求的場地平整土方量。

圖6 布爾運算

2.2.4 場地平整設計曲面模型調節到挖填平衡的狀態，最終優化場地平整設計標高

得到了初步的所求場地平整土方量之后，利用軟件的挖填平衡功能實現場地平整設計。曲面模型自動調節到挖填平衡的狀態，初步的場地平整設計標高會自動優化為場地實現挖填平衡的設計標高(如圖7所示)。與此同時，場地平整的土方量計算結果會自動更新，即為最終場地平整土方量。(如圖8所示)

圖7 優化后的設計標高

圖8 優化前和優化后的場地平整設計曲面模型對比

3 工程項目場地平整傳統方式計算土方量與BIM技術計算土方量特點對比分析

采用Civil3D進行場地平整土方量計算，大大地簡化了工程項目技術人員場地平整土方量計算的工作流程，提高了工作效率，原本需要2—3天完成的工作量，利用Civil3D可以在1個小時之內完成。結合該工程項目的實際運用，場地平整傳統方式計算土方量與BIM技術計算土方量的特點對比分析結果見表 1。

表1 場地平整傳統方式計算土方量與BIM技術計算土方量的特點對比分析

4 結語

通過工程項目實例詳細介紹如何使用BIM技術來做到快速精確地計算出場地平整土方工程量。該技術進一步簡化了工程項目技術人員場地平整土方量計算的工作流程，提升了工作效率，提高了計算結果的精確度。雖然BIM技術的應用入門需要花費一定的時間和精力，但是利用BIM技術給我們解決工程項目實踐中的各種難題，提供了一個新的高效的解決方式。