基于BIM的巖土工程設(shè)計優(yōu)化策略

覃亞民

（中航勘察設(shè)計研究院有限公司， 北京 100098）

對于巖土工程來說，BIM技術(shù)是當(dāng)前施工過程中的必要技術(shù)，決定著施工的效率與成果。施工設(shè)計更是選喲借助BIM技術(shù)去完成的環(huán)節(jié)，因此文章將針對BIM技術(shù)在巖土工程設(shè)計過程中的應(yīng)用展開討論，這是本文討論的主題，也是未來的技術(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)計模型直觀、動態(tài)展示出來的先進技術(shù)。其在施工過程中的應(yīng)用，決定著工程施工的效率與質(zhì)量。特別是在設(shè)計階段，利用BIM技術(shù)，能夠形成更加科學(xué)的設(shè)計方案，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，其可視化特點能夠?qū)⒃O(shè)計方案更加直觀地展現(xiàn)出來，而且通過BIM系統(tǒng)，能夠整合大量的工程設(shè)計數(shù)據(jù)，形成眾多相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)節(jié)點，所以在需要調(diào)整設(shè)計時，往往只需要修正少量數(shù)據(jù)，便能夠完成建筑設(shè)計模型的整體調(diào)整。BIM系統(tǒng)能夠整合許多動態(tài)因素，包括時間信息、光照信息、溫度信息、濕度信息等等，通過調(diào)整信息，能夠觀察到模型信息在不同條件下的變化。可見利用BIM技術(shù)開展工程設(shè)計工作，能夠有效提升設(shè)計效率，盡可能避免在正式施工階段的方案修改。在社會發(fā)展越來越高的背景下，我們必須要重視對于BIM技術(shù)的應(yīng)用與革新，確保設(shè)計工作能夠在更短時間內(nèi)完成，同時得到更加理想的設(shè)計效果，因此以下將進一步分析BIM在工程設(shè)計過程中的應(yīng)用要點，以確保BIM技術(shù)的優(yōu)勢能夠真正得以體現(xiàn)[1]。

2 BIM技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

三維地質(zhì)建模過程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用方向主要包括以下兩個方面。其一是基于 Civil 3D建立曲面建模，這樣的建模方式，其實際的原理是首先將工程施工現(xiàn)場各個地層的頂層標(biāo)高、坐標(biāo)等諸多信息進行轉(zhuǎn)化，形成一個三維曲面數(shù)據(jù)庫，基于數(shù)據(jù)庫，根據(jù)曲面關(guān)系，能夠構(gòu)建起三維的地質(zhì)曲面實體模型，將巖層實體狀態(tài)顯示出來。其次要借助系統(tǒng)的運算功能對之前所形成的實體完成布爾運算，對于現(xiàn)場的基坑開挖進行模擬。最后是導(dǎo)入大量的鉆孔信息，為后續(xù)的設(shè)計調(diào)整提供更多依據(jù)。其二是基于Revit平臺建立三維地質(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)的子圖元功能去對鉆孔的點位進行修改或是增加鉆孔，并且對各層的分界標(biāo)高進行定義。利用這一平臺去構(gòu)建三維地質(zhì)模型，一般是主體模型，即是說可以以當(dāng)前的模型為基礎(chǔ)，對于相關(guān)的信息進行統(tǒng)計、編輯與分析等等。實際利用這一平臺建立模型時需要注意的是Revit平臺具有剪切功能，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)過過度剪切，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)計上的應(yīng)用

3.1 碰撞檢測

碰撞檢測是設(shè)計的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在巖土工程設(shè)計過程中，為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，利用BIM去完成碰撞檢測，能夠確保所得結(jié)果更加可靠。在施工建設(shè)開始之前，為了做好設(shè)計方案的事先調(diào)整，確保設(shè)計方案的適用性、合理性，避免后續(xù)投入施工后的調(diào)整，因為在正是進入施工環(huán)節(jié)之后，如果設(shè)計方案依然需要調(diào)整，那么便必然會引發(fā)資金與時間成本的損失。因此必須要利用BIM系統(tǒng)去對當(dāng)前設(shè)計方案可能存在的失誤或是不合理的部分進行檢測，避免不必要的成本耗費。例如通過對于樁基礎(chǔ)的碰撞檢測，可以為后續(xù)的樁長調(diào)整提供依據(jù)，對于設(shè)計方案當(dāng)中依然存在偏僻失當(dāng)?shù)牟糠诌M行排除，以確保樁長符合實際的設(shè)計與施工標(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，才能歐股得出更加合理適用的設(shè)計方案。

3.2 可視化出圖

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

3.3 土石方的計算

土石方的計算是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了保證土石方計算的精準(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)去進行數(shù)據(jù)的計算與分析是必然需求。要根據(jù)建筑地坪去完成對地質(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，各個圖元都包含了圖元相關(guān)信息，所以在實際進行分析時，只需要看回填與開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)不同巖層的開挖量去進行計算，以保證預(yù)算信息的精準(zhǔn)性。

3.4 施工動態(tài)模擬

施工過程是一個復(fù)雜的、環(huán)環(huán)相扣的、漫長的過程。一個細節(jié)出現(xiàn)問題，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，后果是無法預(yù)估的。所以現(xiàn)如今，為了盡可能保證施工的每個流程都能有序推進，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、工期等信息的浮動以及其他變動性的施工信息（包括氣候、氣溫等環(huán)境因素）去對施工過程進行動態(tài)模擬，包括施工材料單位成本變動導(dǎo)致的整體材料成本變動，都能夠直接展示出來，這樣能夠讓相關(guān)人員從使用的成本、質(zhì)量、安全等多個方面全面管控，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)計方案是指導(dǎo)施工的依據(jù)，而BIM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題，主要是因為傳統(tǒng)設(shè)計方案無法直觀、立體、動態(tài)地展現(xiàn)出巖土工程施工過程中各個環(huán)節(jié)、各項要素的關(guān)聯(lián)。例如氣候上的變動對于施工的影響是無法在施工圖紙當(dāng)中展示出來的。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)動態(tài)監(jiān)管、動態(tài)指導(dǎo)，因為模型當(dāng)中已經(jīng)包含了許多動態(tài)信息可供參考[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)在巖土工程設(shè)計過程中的應(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)展趨勢下，我們更要了解BIM技術(shù)的優(yōu)勢，并且合理利用BIM技術(shù)去做好施工設(shè)計工作，保證后續(xù)的施工有據(jù)可依，這正是本文探討的目標(biāo)。