BIM技術在巖土工程中的應用

祁越 黃憲禮

摘要：BIM技術在巖土工程中的綜合應用已經成為一個比較重要的發展趨勢，這種BIM技術的應用可以在巖土工程的各個階段發揮強大的作用，但目前的使用效果還不是特別理想，仍有很多局限性，應進一步分析和優化BIM技術的應用特點，以促進強大的應用效果。本文重點介紹BIM技術的應用特點及其在巖土工程中的應用。

關鍵詞：巖土工程，BIM技術，應用

引言

隨著社會經濟的不斷發展，巖土工程的數量也越來來越多，相應的建設要求也在不斷提高，但巖土工程的復雜性在整體實施過程中容易出現細微的偏差和缺陷。此外，應從相關技術手段入手，對其進行優化改進，創新建設管理方式，推動巖土工程建設表現出更強的可行性和可靠性。BIM技術是較為有效的技術之一，應用BIM技術可以大大提高巖土工程各個環節的實施水平，更高效地推動巖土工程的建設，具有很強的研究價值。

一、BIM技術的基本概念及特點

1、基本概念

BIM主要是對工程相關信息、數據等進行整合，構建的三維模型，能夠根據工程的需求，對工程信息進行檢索、分析、計算和統計，并通過圖形化的方式進行表示的技術。通過對計算機信息共享技術的運用，能夠實現各個部門之間的密切合作，設計巖土工程整體實施方案，具有很好的應用價值和指導價值。在實際應用中，通過BIM將數據轉化為信息，通過BIM平臺將信息和數據傳遞給項目參與方，幫助施工順利進行。在巖土工程實際施工過程中，BIM技術不僅可以有CAD基本參數，還可以簡化數據處理過程，以及對施工過程中產生的各種數據和信息進行處理和統計分析，設定施工成本。

2、特點

BIM技術具有參數化、可視化、信息共享、業務協同等優勢。通過使用BIM技術構建的三維模型，更加的直觀，需要設計參數之間有足夠的關聯性，當其中一個參數發生變化時，會發生連鎖反應，使三維模型中的數據能夠進行協調。可以有效地提升巖土工程整體施工方案的規范性以及合理性。

二、BIM技術在巖土工程中應用的優勢

1、可視化

將BIM技術應用于具有強大模型構建能力的基坑設計，模擬了基坑支護設計的虛擬模型。技術人員使用仿真平臺完成模型的展示和檢查，了解設計方案的具體意圖。通過在巖土工程中引入三維模型，技術人員可以使用第一視角多角度查看巖土工程三維模型，全面了解巖土細節，更好地優化工程設計和施工。

2、與其他專業聯合設計

為了巖土工程的順利開展和實施，各專業施工隊伍必須相互配合。在使用BIM技術出現之前，所有施工團隊都使用圖紙來相互溝通和協商，效率低下，容易出現偏差。BIM技術的出現打破了傳統的合作交流方式，實現了設計方案的優化，消除了相關的設計沖突，使設計方案更加科學。

3、進行仿真模擬

BIM技術包括3D可視化功能，由于BIM技術的應用不受時間維度的限制，通過模擬施工管理過程的各個方面，能夠實施對施工方案與實際進度進行比對，確保施工流程的有序進行，能夠確保施工質量，降低出現返工和修改的概率。

三、 BIM技術在巖土工程中的具體應用

1、BIM在巖土勘察中的應用

巖土勘察是巖土工程領域中一項非常重要的任務。巖土工程勘察工作要求測量精度高。在引入BIM之前，傳統的勘察操作依賴于平面圖表示，例如柱狀圖和現場鉆孔圖。圖中所示地質分布為二維地層分布，由于巖土勘察結果具有主觀性，在分析地形條件時需要人為重建地質條件。對相同地質條件分析的不同理解導致不同的重建結果，最終導致勘測報告出現較大誤差，影響后續建筑結構的設計和施工。當BIM技術引入巖土勘察領域時，可以利用計算機信息技術對二維地層分布進行建模，通過在二維基礎上增加一個新的維度即深度來構建巖土勘察區地質構造的三維地圖。BIM技術在巖土勘察中的應用，是將工程的開挖坐標、地層信息、水位信息等參數進行三維數字化，構建三維地層模型。這樣可以更直觀地顯示目標層，采用三維分層模型，可以根據實際需要對特定層進行切割，生成切割點的分層輪廓。3D地層建模提高了勘察水平，為后續的設計和施工提供了準確的地層數據，在一定程度上促進了專業人員之間的溝通與協作，降低了后續工程風險。

2、將BIM技術應用于巖土工程設計

BIM在巖土工程設計中有三個主要用途。首先，碰撞檢測。巖土設計中的碰撞檢測，對設計圖紙進行三維建模，進行三維模型碰撞檢測，通過檢測結果對設計圖紙進行相應的優化，能夠及時發現設計中的錯誤情況以及避免在后期進行設計變更。例如，承載平臺和靠近承載平臺的各種排水和供水管道的設計圖紙復雜且難以施工。可以優化和調整碰撞檢測，使管道不會跨越軸承平臺。這樣既保證了后續施工的準確性，又避免了后期修改設計圖紙的成本。其次，可視化并快速生成圖像。BIM在工程中被廣泛使用，因為能夠可視化并快速創建圖紙，將材料從3D模型渲染為真實的物理圖形，從設計計劃生成的渲染圖以任何方向顯示圖片的整體外觀，設計師可以查看效果圖，如果設計不好，隨時調整設計，使最終的設計方案更加完美。例如，在基坑設計中，基坑三維建模可以展示基坑設計方案的實物圖，便于設計人員對設計圖進行優化和調整。三是各專業聯合設計。3D可視化建模可以將各個領域的設計圖紙“融合”成一個3D模型，從而避免了各個領域的2D圖形圖紙分開設計帶來的不便，通過促進各個領域之間的交流和協調，減少了設計分開設計引起的沖突可以產生最優化的設計方案。

3、BIM在巖土施工中的應用

BIM在巖土施工中的應用主要集中在三個方面：第一，土方計算。準確計算土石方可為后續施工提供參考，采用BIM技術進行土石方計算分析是必然選擇。具體工作是按照地面設計線切割地質模型，切割部分為開挖，設計線以下部分為填方。這樣就可以計算出挖出的石料數量，使工程造價更加的精確。二是對施工進行動態模擬。現階段，BIM的5D技術在巖土工程匯中應用的范圍在不斷擴大。5D技術主要是指在三維結構模型的基礎上，通過添加工程造價、工期等信息，對整個建筑生命周期進行動態模擬。從而，技術人員可以直觀地了解工程建設的進度，有助于對整個施工過程從成本、安全、質量等方面進行管理和控制，有助于優化施工組織的設計。三是建設指導。通過復合鋼筋混凝土結構的3D建模，可動態展示施工過程，根據實際施工與規劃施工3D模型的關系，指導實際施工進度。

4、BIM在巖土監測中的應用

傳統的巖土監測使用實時監測數據來創建圖表和報告。雖然這種報告方法容易出錯，但BIM 技術可以提供需要監控的基坑全貌的可視化表示。通過提供BIM技術地面監測數據，可以非常準確地計算施工沉降。同時，基于5D模型，采用插值方法計算沉降云圖。通過解析方法得到的支撐云圖，可以實時獲取各個監測點的支撐數據。這樣，就可以準確計算整個施工的沉降量。同時，基于BIM技術的可視化功能可以實時控制施工過程中的地形變化，對后續工作具有重要意義。可以幫助技術人員第一時間看到整個施工場地的變形和沉降，并在第一時間制定應急計劃，以最大限度地提高項目的質量。

結語：

BIM技術是一種現代信息技術，它的使用不僅有助于巖土測量、設計、施工和監測，而且有利于工程建設參與各部門之間的有效溝通。BIM技術通過三維可視化模型對巖土工程的結構進行詳細的展示，能夠極大的提升巖土工程的施工質量。此外，需要加強專業的人才培養，對BIM技術進行深入的研發，使其在巖土工程領域進行更好的應用。

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