BIM技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用

欒艷

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的更新?lián)Q代，BIM技術(shù)得到了前所未有的飛躍，在水電、設(shè)備設(shè)施、建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)等領(lǐng)域中占據(jù)一席之位，顯示出了其巨大的價(jià)值和潛力，但是BIM技術(shù)在巖土工程中卻沒(méi)有那么廣泛的應(yīng)用。但是這并不表明BIM技術(shù)不能或者不適合應(yīng)用于巖土工程，本文就是研究BIM技術(shù)怎樣優(yōu)化巖土工程，供為參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù) 巖土工程 應(yīng)用分析

前言

BIM技術(shù)最早應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，它可以通過(guò)形象的三維立體模型給人們帶來(lái)直接的視覺(jué)感受，從而使人們了解建筑結(jié)構(gòu)和預(yù)計(jì)成果。除此之外，BIM在水電、設(shè)備設(shè)施、結(jié)構(gòu)學(xué)等領(lǐng)域中也有相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展歷程。近幾年，隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)巖土領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)也在不斷提高，針對(duì)于巖土工程的BlM應(yīng)用也出現(xiàn)了各種技術(shù)平臺(tái)和應(yīng)用手段。隨著國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，有大量基礎(chǔ)設(shè)施工程待開(kāi)發(fā)建設(shè)，對(duì)“巖土工程BIM技術(shù)應(yīng)用地提出了大量需求。但由于巖土專(zhuān)業(yè)本身特點(diǎn)，現(xiàn)有針對(duì)巖土工程的BIM軟件開(kāi)發(fā)尚不完善，應(yīng)用還不夠嫻熟，提高BIM技術(shù)在巖土工程上的應(yīng)用水平，任重道遠(yuǎn)，還需要專(zhuān)業(yè)人員對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一步分析研究。

一、BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

BIM是英文Building Information Modeling的縮寫(xiě)，中文意思就是建筑信息模型，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是憑借三維數(shù)字構(gòu)建參數(shù)化模型，結(jié)合工程要求抽取建筑信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并用圖標(biāo)等形式表達(dá)的技術(shù)。BIM技術(shù)擁有可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、模擬性、可出圖性等特點(diǎn)，每項(xiàng)特點(diǎn)都有其獨(dú)特的、其他技術(shù)所無(wú)法企及的優(yōu)勢(shì)，另外，BIM技術(shù)也可以和游戲引擎、三維激光掃描技術(shù)、點(diǎn)云逆向建模技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到讓人意想不到的效果。

二、BIM技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用

（一）BIM技術(shù)在巖土工程勘探上的應(yīng)用

1.BIM技術(shù)構(gòu)建三維立體結(jié)構(gòu)

原有的地質(zhì)勘探技術(shù)主要是以剖面圖的形式表現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造，而且即使是同一種剖面圖，不同的人也會(huì)構(gòu)造出不同的地質(zhì)狀況。即使是工作經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師也沒(méi)有百分百的把握構(gòu)造出真實(shí)情況下的地質(zhì)狀況，這樣的技術(shù)受人為因素的影響很大，因此出現(xiàn)人為錯(cuò)誤的幾率很高，對(duì)工程整體的質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生很大的影響。BIM技術(shù)則很好的克服了這一難題，它能夠模擬出三維立體結(jié)構(gòu)模型，BIM技術(shù)展現(xiàn)的方式超越剖面圖的只能反應(yīng)的面的形式，能夠把整個(gè)地質(zhì)狀況更加直觀完整地展現(xiàn)出來(lái)。

由于BIM技術(shù)在巖土工程上發(fā)展的時(shí)間較短，技術(shù)還不太完善，現(xiàn)階段只能應(yīng)用于場(chǎng)地小、地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、地層數(shù)量少的民事建筑等領(lǐng)域，對(duì)于勘探大的山區(qū)，巖層復(fù)雜的地區(qū)仍有較大的困難，還需要不斷改進(jìn)和完善。

BIM技術(shù)勘探巖土?xí)槍?duì)不同的工程使用其相應(yīng)的建模方式。現(xiàn)存的有許多各具特色的三維立體構(gòu)造模型的方法，以應(yīng)對(duì)不同工程的需要，作者簡(jiǎn)單介紹其中兩種較為常見(jiàn)的方法：（1）Civil 3D技術(shù)主要用來(lái)進(jìn)行曲面建模，即把帶有地層頂層標(biāo)高和方位坐標(biāo)點(diǎn)的曲面數(shù)據(jù)生成實(shí)體，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算，可以模擬開(kāi)發(fā)過(guò)程。（2）Revit平臺(tái)可以使用改變子圖原有的功能增加點(diǎn)位，地層模擬的方式構(gòu)造地質(zhì)模型，而且可以隨意地對(duì)模擬的地質(zhì)模型進(jìn)行分析和剖切。但是這項(xiàng)技術(shù)也有它的不足之處，那就是在分析和剖切地質(zhì)模型時(shí)要注意保留輔助圖源，以免混淆，這也同時(shí)增大了操作的繁瑣度。

2.BIM技術(shù)運(yùn)用三維立體地質(zhì)模型

BIM技術(shù)可以對(duì)構(gòu)建出來(lái)的三維立體模型進(jìn)行任意剖切，從而從中得到地質(zhì)剖面圖，分析地質(zhì)狀況，得出精確的勘探數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步的行動(dòng)奠定良好的基礎(chǔ)。BIM技術(shù)下的地質(zhì)剖面圖每個(gè)圖元上都帶有土石方填方量的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)剪切或整平三維立體地質(zhì)模型，可以清晰直觀地預(yù)算土石方量，而且通過(guò)土石方量與巖土價(jià)格相結(jié)合，就能夠精準(zhǔn)地計(jì)算土石方工程造價(jià)。

（二）BIM技術(shù)在巖土工程設(shè)計(jì)上的運(yùn)用

1.BIM技術(shù)碰撞檢測(cè)

碰撞檢測(cè)在BIM技術(shù)平臺(tái)中擁有廣泛的應(yīng)用范圍，它可以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的合理性，有著有效減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、有效節(jié)約生產(chǎn)成本、有效控制生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。例如，在碰撞檢測(cè)樁基礎(chǔ)與持力層模型中，可通過(guò)反復(fù)碰撞和反復(fù)調(diào)整樁的長(zhǎng)度，結(jié)合造價(jià)和工程要求兩個(gè)因素，選取最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方案，節(jié)省成本，減少不，必要的浪費(fèi)。

2.BIM技術(shù)三維立體可視化和快速出圖

BIM技術(shù)可以應(yīng)用到基坑設(shè)計(jì)方案中，憑借其強(qiáng)大的構(gòu)建模型的能力，詳盡地模擬出基坑支護(hù)平臺(tái)的虛擬模型。專(zhuān)家和相關(guān)人員也可以通過(guò)此模型在展現(xiàn)和檢查基坑設(shè)計(jì)方案過(guò)程中了解設(shè)計(jì)方案的整體意圖，并對(duì)此產(chǎn)生深刻的印象。三維立體模型還可以與游戲設(shè)計(jì)相結(jié)合，把三維立體模型應(yīng)用于游戲引擎中，用第一視角觀測(cè)被游戲引擎加工之后的三維立體模型，感受它所帶來(lái)的視覺(jué)沖擊。除了第一視角外，游戲引擎的強(qiáng)大功能還能讓人們從任何視角觀察三維立體模型，實(shí)現(xiàn)人們?nèi)娣治龊陀^察三維立體模型的愿望，憑借更直接的視覺(jué)體驗(yàn)，提升人們的視覺(jué)效果。

3.BIM技術(shù)與其他專(zhuān)業(yè)的聯(lián)合設(shè)計(jì)

想要實(shí)現(xiàn)巖土工程施工的順利進(jìn)行，就，必須需要具備各種功能的施工專(zhuān)業(yè)組共同協(xié)作，相互配合。BIM技術(shù)應(yīng)用之前，各施工專(zhuān)業(yè)組都是利用圖紙進(jìn)行交流協(xié)商，雖然直觀，但是效率很低。BIM技術(shù)的出現(xiàn)打破了原有的合作方式，取而代之的是一種更有效、更便捷的平臺(tái)交流。比如，在每一個(gè)大模型只都有許多小的模型，要想實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，清除設(shè)計(jì)沖突，提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，就必須要整合碰撞專(zhuān)業(yè)模型。如果專(zhuān)業(yè)方案需要進(jìn)行完善，每一個(gè)施工專(zhuān)業(yè)組都能夠通過(guò)BIM技術(shù)平臺(tái)了解信息，協(xié)調(diào)專(zhuān)業(yè)工作，調(diào)整方案策略。

（三）BIM技術(shù)在巖土工程施工上的運(yùn)用

1.BIM技術(shù)動(dòng)態(tài)模擬施工

BIM技術(shù)在國(guó)際上早就已經(jīng)進(jìn)行了更新?lián)Q代，在動(dòng)態(tài)模擬施工方面推出了更有競(jìng)爭(zhēng)力的BIM5D技術(shù)。隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)也逐漸掌握了這門(mén)技術(shù)，并進(jìn)行近一步的創(chuàng)新，把它與我國(guó)巖土工程相結(jié)合，大大提高了我國(guó)巖土工程的質(zhì)量。BIM 5D技術(shù)主要是把三維立體的BIM技術(shù)和變化的成本和工期相結(jié)合，直接地反應(yīng)施工的具體過(guò)程。在這種技術(shù)的幫助下，施工單位不但可以靈活地掌控施工進(jìn)程，而且還可以在施工過(guò)程中做出，必要的調(diào)整和監(jiān)督施工進(jìn)程，合理配置施工資源，提高施工工程質(zhì)量和效率，真正實(shí)現(xiàn)全面把握，統(tǒng)籌全局，使用最合適的施工方案，減少不必要的浪費(fèi)，節(jié)約工程成本。

2.BIM技術(shù)指導(dǎo)施工

BIM技術(shù)可以通過(guò)三維立體構(gòu)建模型，很直觀地反應(yīng)相對(duì)復(fù)雜的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)。BIM技術(shù)一改傳統(tǒng)單一的平面圖紙式的觀察，從不同的角度實(shí)現(xiàn)建模布置鋼筋，極大地提高了工作效率，使工程施工進(jìn)度得到加快，工程工期得到縮減。施工團(tuán)隊(duì)通過(guò)結(jié)合BIM技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)，就可以檢驗(yàn)施工的質(zhì)量。通過(guò)對(duì)比BIM技術(shù)的三維立體模型和點(diǎn)云逆向建模技術(shù)的逆向性模型，誤差就很容易被施工團(tuán)隊(duì)所發(fā)現(xiàn)，對(duì)比的誤差也能夠直接反應(yīng)工程的質(zhì)量，幫助施工團(tuán)隊(duì)及時(shí)對(duì)施工方案進(jìn)行調(diào)整。

（四）BIM技術(shù)在巖土工程監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用

BIM技術(shù)改變了以監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)報(bào)數(shù)據(jù)圖表和表格形式為內(nèi)容的匯報(bào)，運(yùn)用BIM三維立體技術(shù)把基坑的變形直接直觀地呈現(xiàn)出來(lái)。例如，用BIM技術(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析計(jì)算數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)無(wú)誤地測(cè)算出基坑沉降變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中的變形量。而且，通過(guò)三維立體建模和插值法以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)所處的位置信息相結(jié)合，沉降云圖就可以被計(jì)算和輸出。分析得出的沉降云圖可以實(shí)現(xiàn)了解和掌控各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降狀況，各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的變形狀況也能夠得到直觀、準(zhǔn)確、具體的被發(fā)現(xiàn)。另外，結(jié)合聯(lián)系BIM三維可視化技術(shù)和功能，以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)處理系統(tǒng)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就能夠?qū)崟r(shí)呈現(xiàn)出場(chǎng)地的監(jiān)測(cè)變形狀況，這對(duì)相關(guān)工作人員來(lái)說(shuō)意義重大，這有利于相關(guān)工作人員及時(shí)了解和分析場(chǎng)地的沉降變形，及時(shí)調(diào)整工作方案，高效完成工作，提高工作質(zhì)量。

BIM技術(shù)在現(xiàn)階段的巖土工程上占據(jù)很重要的地位，在巖土勘探環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)、監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)都能隨處可見(jiàn)它的身影，這些環(huán)節(jié)也因BIM技術(shù)的存在而獲益頗豐。因此，必須要重視BIM技術(shù)的作用，不僅要看到現(xiàn)今的作用，還要發(fā)現(xiàn)其潛在的能力，廣泛培訓(xùn)專(zhuān)業(yè)人員，進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，使BIM技術(shù)在建筑業(yè)領(lǐng)域得到更好的發(fā)展。

三、總結(jié)

BIM技術(shù)得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用是大勢(shì)所趨，它的價(jià)值也會(huì)越來(lái)越顯示于巖土工程之中。但是技術(shù)的瓶頸仍然是不容忽視的，這就需要專(zhuān)業(yè)人員深入鉆研，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目不斷對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，更新?lián)Q代，使巖土工程在BIM技術(shù)的支持下獲得更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。