基于BIM的巖土工程設計優化策略

覃亞民

（中航勘察設計研究院有限公司， 北京 100098）

對于巖土工程來說，BIM技術是當前施工過程中的必要技術，決定著施工的效率與成果。施工設計更是選喲借助BIM技術去完成的環節，因此文章將針對BIM技術在巖土工程設計過程中的應用展開討論，這是本文討論的主題，也是未來的技術發展方向。

1 BIM技術概述

BIM 技術即是建筑信息模型技術，是能夠將建筑設計模型直觀、動態展示出來的先進技術。其在施工過程中的應用，決定著工程施工的效率與質量。特別是在設計階段，利用BIM技術，能夠形成更加科學的設計方案，為后續施工提供更加可靠的依據。BIM技術具備許多優勢，其可視化特點能夠將設計方案更加直觀地展現出來，而且通過BIM系統，能夠整合大量的工程設計數據，形成眾多相互關聯的數據節點，所以在需要調整設計時，往往只需要修正少量數據，便能夠完成建筑設計模型的整體調整。BIM系統能夠整合許多動態因素，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技術開展工程設計工作，能夠有效提升設計效率，盡可能避免在正式施工階段的方案修改。在社會發展越來越高的背景下，我們必須要重視對于BIM技術的應用與革新，確保設計工作能夠在更短時間內完成，同時得到更加理想的設計效果，因此以下將進一步分析BIM在工程設計過程中的應用要點，以確保BIM技術的優勢能夠真正得以體現[1]。

2 BIM技術在巖土工程勘察中的應用

三維地質建模過程中，BIM技術的應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場各個地層的頂層標高、坐標等諸多信息進行轉化，形成一個三維曲面數據庫，基于數據庫，根據曲面關系，能夠構建起三維的地質曲面實體模型，將巖層實體狀態顯示出來。其次要借助系統的運算功能對之前所形成的實體完成布爾運算，對于現場的基坑開挖進行模擬。最后是導入大量的鉆孔信息，為后續的設計調整提供更多依據。其二是基于Revit平臺建立三維地質建模，其主要原理是利用系統的構建功能，采用模擬地層法去完成模型的建設，利用系統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高進行定義。利用這一平臺去構建三維地質模型，一般是主體模型，即是說可以以當前的模型為基礎，對于相關的信息進行統計、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，如果經過過度剪切，便很容易產生混淆，導致后續的操作流程變得愈發繁瑣。

3 在巖土工程設計上的應用

3.1 碰撞檢測

碰撞檢測是設計的一個關鍵環節，在巖土工程設計過程中，為了保證結構的穩定性，利用BIM去完成碰撞檢測，能夠確保所得結果更加可靠。在施工建設開始之前，為了做好設計方案的事先調整，確保設計方案的適用性、合理性，避免后續投入施工后的調整，因為在正是進入施工環節之后，如果設計方案依然需要調整，那么便必然會引發資金與時間成本的損失。因此必須要利用BIM系統去對當前設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的碰撞檢測，可以為后續的樁長調整提供依據，對于設計方案當中依然存在偏僻失當的部分進行排除，以確保樁長符合實際的設計與施工標準要求，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計方案。

3.2 可視化出圖

可視化出圖是BIM技術的最大優勢之一，通過系統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之間的專業壁壘而阻礙對于設計方案的解讀。因為設計圖紙往往是十分復雜的，對于其他不屬于設計部門或是設計單位的人員來說，往往是很難看懂的，所以利用BIM系統形成立體化的設計展示方案，并且出圖，能夠作為后續設計審核的可靠依據，直觀的展現形式能夠讓非設計專業的人員也更快理解，并且共同參與對于施工設計方案的后續修正，可見BIM技術所給予的便利，并不僅僅針對于設計人員，同時能夠確保更多其他部門或是機構的相關人員參與到設計方案的審核工作中，給出一定的有利意見，讓設計方案更加完善，避免專業壁壘阻礙業務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鍵環節，為了保證土石方計算的精準性，為了給后續施工提供更可靠的依據，借助BIM系統去進行數據的計算與分析是必然需求。要根據建筑地坪去完成對地質模型的剪切，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 技術完成建模之后，各個圖元都包含了圖元相關信息，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信息，為了保證數據的精準性，要根據不同巖層的開挖量去進行計算，以保證預算信息的精準性。

3.4 施工動態模擬

施工過程是一個復雜的、環環相扣的、漫長的過程。一個細節出現問題，都可能導致施工結果受到影響，甚至可能引發安全事故，后果是無法預估的。所以現如今，為了盡可能保證施工的每個流程都能有序推進，BIM的5D技術應用愈發廣泛，受到了工程領域的重視，同時也得到了理想的應用反饋。所謂5D技術，主要基于三維模型，并且結合施工成本、工期等信息的浮動以及其他變動性的施工信息（包括氣候、氣溫等環境因素）去對施工過程進行動態模擬，包括施工材料單位成本變動導致的整體材料成本變動，都能夠直接展示出來，這樣能夠讓相關人員從使用的成本、質量、安全等多個方面全面管控，有利于優化施工方案，盡可能排除產生不利影響的因素。

3.5 施工指導

設計方案是指導施工的依據，而BIM技術則決定著后續的施工指導是否科學、精準。傳統的平面圖紙用于指導后續施工之所以依然存在諸多問題，主要是因為傳統設計方案無法直觀、立體、動態地展現出巖土工程施工過程中各個環節、各項要素的關聯。例如氣候上的變動對于施工的影響是無法在施工圖紙當中展示出來的。而且隨著建筑領域的不斷發展，建筑結構愈發復雜，所以只有利用 BIM 模型，才能夠實現動態監管、動態指導，因為模型當中已經包含了許多動態信息可供參考[3]。

4 結語

綜上所述，BIM技術在巖土工程設計過程中的應用，有著不可忽視的重要意義，特別是在施工要求愈發復雜的發展趨勢下，我們更要了解BIM技術的優勢，并且合理利用BIM技術去做好施工設計工作，保證后續的施工有據可依，這正是本文探討的目標。