BIM 技術在巖土工程中的應用

鄧能兵，陶宏亮，蔡明俊

1.武漢蕃華施工圖設計審查有限公司，湖北 武漢 430050

2.武漢華太巖土工程有限公司，湖北 武漢 430064

BIM 技術最早應用于建筑領域，主要通過形象的三維立體模型來呈現直觀視覺感受，使人們了解建筑結構和預期效果。此外，BIM 技術在水電工程、設備設施、結構學等領域也具有重要的實用價值，且有著較長的發展歷程。近年來，隨著計算機軟件和硬件技術的快速發展，巖土工程的相關技術也不斷發展，將BIM 技術運用在巖土工程中，使工程技術得到較大提升。隨著社會經濟的快速發展，大量基礎設施工程在等待開發和建設，急需完善巖土工程相關BIM 技術的整體設計。這主要是因為BIM 軟件的開發沒有結合巖土工程專業的特點，需要結合起來進行針對性的設計，合理提升BIM 技術在巖土工程中的應用水平。

1 在巖土工程中應用BIM 技術的優勢

1.1 三維立體可視化

將BIM 技術應用于基坑設計中，憑借其強大的模型構建能力（見圖1），模擬出基坑支護設計的虛擬模型。技術人員通過模擬平臺來完成模型的展現和檢查，了解設計方案的具體意圖。通過將三維立體模型引入巖土工程中，技術人員可以使用第一視角從多角度觀察巖土工程的三維立體模型，從而全面了解巖土工程的細節情況，更好地優化工程設計和施工。

圖1 模型構建

1.2 與其他專業進行聯合設計

要確保巖土工程順利開展和實施，需要各專業施工小組共同協作、相互配合。在BIM 技術使用之前，各施工小組都是利用圖紙進行相互交流和協商，效率較低且容易出現偏差。BIM 技術的出現打破了傳統的合作與交流方式，實現了設計方案優化，消除了相關的設計沖突，使設計方案更具科學性，每個施工專業都可借助BIM 技術平臺了解工程信息，從而更好地協調各專業的施工工作。

1.3 動態模擬施工

國際上BIM 技術已完成更新換代，通過動態模擬（見圖2）讓BIM 技術得到更好的發展，隨著時代的發展，我國已逐漸掌握有關技術，并對其進行了創新，提升了我國的巖土工程技術水平。在具體操作和實施上，將成本和工期相結合，直接反映施工的具體過程。施工單位不僅可以靈活掌握施工進程，而且可以監督施工、統籌全局、合理配置施工資源，從而提高工程質量和效率，減少不必要的浪費，節省工程成本。

圖2 動態模擬

2 BIM 技術在巖土工程勘探中的應用

在勘探階段，為保證勘探成果能更好地滿足后期使用需求，需要對前期勘探工作進行策劃，使后續施工順利開展。將BIM 技術應用于巖土工程勘探上不僅能有效提升其可操作性，還能結合后期施工要求，使技術人員能夠通過三維立體模型來呈現勘探成果，進而提升勘探成果的實用性。BIM 技術能夠實現信息的有效共享，對后續設計工作有重要幫助。

2.1 構建三維立體結構

原有的地質勘探技術主要使用剖面圖的形式表現地質構造，但在后期的制圖上不同技術人員對地質構造會有不同的理解，這將增加出錯概率，而采用BIM 技術可以將整個地質構造直觀、完整地展現出來。BIM 技術在巖土工程中應用的時間較短，整體技術還不夠完善，目前還只能應用于場地較小、地質構造較簡單、地層較少的民用建筑中，而在場地較大、山區以及巖土層復雜的地區仍存在一定困難，尚需不斷改進、完善BIM 技術。

2.2 構建三維立體地質模型

BIM 技術可以對構建出的三維立體模型進行任意剖切，得到任意剖切的地質剖面圖（見圖3），從而更準確地了解地質狀況，得到更全面精確的地質數據，為下一步應用奠定良好基礎。通過BIM 技術得到的地質剖面圖能確保每個單元都呈現良好的數據信息。通過三維立體技術獲得各種數據，能直觀地預算土石方量，準確地計算土石方工程造價。

圖3 地質剖面圖

3 BIM 技術在巖土工程設計階段的應用

設計方案的科學性、合理性與可行性直接影響后期建筑工程施工，而應用BIM 技術能構建出良好的構件模型，并結合實際情況進行視覺呈現。設計人員可以直觀地了解設計方案的虛擬情況，以此提升設計效率，完善設計方案。在巖土工程設計方案檢查和錯誤問題處理上，能更好地分析外界影響因素，利用碰撞檢測方式可使設計方案更加科學合理，相關應用價值也能得到提升，最大限度地減少和規避可能出現的問題。

4 BIM 技術在巖土工程施工階段的應用

在施工階段，可以使用BIM 技術對施工管理進行有效改進和優化，處理傳統經驗管理中存在的諸多問題。BIM 技術能更好地提升質量管控工作的落實效果，實現對質量關鍵點的綜合把握。BIM 技術還可以完成技術交底、現場檢查、資料填寫等方面的技術工作，項目管理人員可以結合實際管理情況完成具體操作，實現實時動態管理，讓整個施工活動更高效地實施與開展。

5 BIM 技術在巖土工程監測中的應用

BIM 技術改變了過去數據監測簡報以數據圖表和表格來表達的形式，運用BIM 三維立體技術把基坑的變形直觀地呈現出來。例如，運用BIM 技術表達監測數據、分析數據，精準無誤地估算出基坑沉降變形量。通過將三維立體建模與插值法以及監測點所處的位置信息相結合，計算和輸出沉降云圖，從而掌控各個監測點的變形情況。另外，結合BIM 三維可視化技術和功能以及自動監測系統和監測數據自動處理系統，能實時呈現整個場地的監測變形情況，對相關工作人員而言意義重大，有利于及時了解和分析場地的變形趨勢，及時調整工作方案，高效完成工作，提升工作質量。

6 結束語

BIM 技術必將在巖土工程中得到越來越廣泛的運用，實現工程效率與工程質量的提高。但BIM 技術的瓶頸仍不容忽視，這就需要專業人員進行深入探討，結合實際項目不斷優化升級、更新換代，使巖土工程在BIM 技術的支持下獲得更長遠的發展。