祁越 黃憲禮

摘要：BIM技術(shù)在巖土工程中的綜合應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)比較重要的發(fā)展趨勢(shì)，這種BIM技術(shù)的應(yīng)用可以在巖土工程的各個(gè)階段發(fā)揮強(qiáng)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(yīng)進(jìn)一步分析和優(yōu)化BIM技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，以促進(jìn)強(qiáng)大的應(yīng)用效果。本文重點(diǎn)介紹BIM技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)及其在巖土工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：巖土工程，BIM技術(shù)，應(yīng)用

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，巖土工程的數(shù)量也越來(lái)來(lái)越多，相應(yīng)的建設(shè)要求也在不斷提高，但巖土工程的復(fù)雜性在整體實(shí)施過(guò)程中容易出現(xiàn)細(xì)微的偏差和缺陷。此外，應(yīng)從相關(guān)技術(shù)手段入手，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，創(chuàng)新建設(shè)管理方式，推動(dòng)巖土工程建設(shè)表現(xiàn)出更強(qiáng)的可行性和可靠性。BIM技術(shù)是較為有效的技術(shù)之一，應(yīng)用BIM技術(shù)可以大大提高巖土工程各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)施水平，更高效地推動(dòng)巖土工程的建設(shè)，具有很強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值。

一、BIM技術(shù)的基本概念及特點(diǎn)

1、基本概念

BIM主要是對(duì)工程相關(guān)信息、數(shù)據(jù)等進(jìn)行整合，構(gòu)建的三維模型，能夠根據(jù)工程的需求，對(duì)工程信息進(jìn)行檢索、分析、計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，并通過(guò)圖形化的方式進(jìn)行表示的技術(shù)。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)信息共享技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)部門之間的密切合作，設(shè)計(jì)巖土工程整體實(shí)施方案，具有很好的應(yīng)用價(jià)值和指導(dǎo)價(jià)值。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)BIM將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，通過(guò)BIM平臺(tái)將信息和數(shù)據(jù)傳遞給項(xiàng)目參與方，幫助施工順利進(jìn)行。在巖土工程實(shí)際施工過(guò)程中，BIM技術(shù)不僅可以有CAD基本參數(shù)，還可以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理過(guò)程，以及對(duì)施工過(guò)程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)定施工成本。

2、特點(diǎn)

BIM技術(shù)具有參數(shù)化、可視化、信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)使用BIM技術(shù)構(gòu)建的三維模型，更加的直觀，需要設(shè)計(jì)參數(shù)之間有足夠的關(guān)聯(lián)性，當(dāng)其中一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)，使三維模型中的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行協(xié)調(diào)。可以有效地提升巖土工程整體施工方案的規(guī)范性以及合理性。

二、BIM技術(shù)在巖土工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

1、可視化

將BIM技術(shù)應(yīng)用于具有強(qiáng)大模型構(gòu)建能力的基坑設(shè)計(jì)，模擬了基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的虛擬模型。技術(shù)人員使用仿真平臺(tái)完成模型的展示和檢查，了解設(shè)計(jì)方案的具體意圖。通過(guò)在巖土工程中引入三維模型，技術(shù)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(xì)節(jié)，更好地優(yōu)化工程設(shè)計(jì)和施工。

2、與其他專業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)

為了巖土工程的順利開(kāi)展和實(shí)施，各專業(yè)施工隊(duì)伍必須相互配合。在使用BIM技術(shù)出現(xiàn)之前，所有施工團(tuán)隊(duì)都使用圖紙來(lái)相互溝通和協(xié)商，效率低下，容易出現(xiàn)偏差。BIM技術(shù)的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)的合作交流方式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，消除了相關(guān)的設(shè)計(jì)沖突，使設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)。

3、進(jìn)行仿真模擬

BIM技術(shù)包括3D可視化功能，由于BIM技術(shù)的應(yīng)用不受時(shí)間維度的限制，通過(guò)模擬施工管理過(guò)程的各個(gè)方面，能夠?qū)嵤?duì)施工方案與實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行比對(duì)，確保施工流程的有序進(jìn)行，能夠確保施工質(zhì)量，降低出現(xiàn)返工和修改的概率。

三、 BIM技術(shù)在巖土工程中的具體應(yīng)用

1、BIM在巖土勘察中的應(yīng)用

巖土勘察是巖土工程領(lǐng)域中一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。巖土工程勘察工作要求測(cè)量精度高。在引入BIM之前，傳統(tǒng)的勘察操作依賴于平面圖表示，例如柱狀圖和現(xiàn)場(chǎng)鉆孔圖。圖中所示地質(zhì)分布為二維地層分布，由于巖土勘察結(jié)果具有主觀性，在分析地形條件時(shí)需要人為重建地質(zhì)條件。對(duì)相同地質(zhì)條件分析的不同理解導(dǎo)致不同的重建結(jié)果，最終導(dǎo)致勘測(cè)報(bào)告出現(xiàn)較大誤差，影響后續(xù)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工。當(dāng)BIM技術(shù)引入巖土勘察領(lǐng)域時(shí)，可以利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)對(duì)二維地層分布進(jìn)行建模，通過(guò)在二維基礎(chǔ)上增加一個(gè)新的維度即深度來(lái)構(gòu)建巖土勘察區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的三維地圖。BIM技術(shù)在巖土勘察中的應(yīng)用，是將工程的開(kāi)挖坐標(biāo)、地層信息、水位信息等參數(shù)進(jìn)行三維數(shù)字化，構(gòu)建三維地層模型。這樣可以更直觀地顯示目標(biāo)層，采用三維分層模型，可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)特定層進(jìn)行切割，生成切割點(diǎn)的分層輪廓。3D地層建模提高了勘察水平，為后續(xù)的設(shè)計(jì)和施工提供了準(zhǔn)確的地層數(shù)據(jù)，在一定程度上促進(jìn)了專業(yè)人員之間的溝通與協(xié)作，降低了后續(xù)工程風(fēng)險(xiǎn)。

2、將BIM技術(shù)應(yīng)用于巖土工程設(shè)計(jì)

BIM在巖土工程設(shè)計(jì)中有三個(gè)主要用途。首先，碰撞檢測(cè)。巖土設(shè)計(jì)中的碰撞檢測(cè)，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行三維建模，進(jìn)行三維模型碰撞檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤情況以及避免在后期進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。例如，承載平臺(tái)和靠近承載平臺(tái)的各種排水和供水管道的設(shè)計(jì)圖紙復(fù)雜且難以施工?？梢詢?yōu)化和調(diào)整碰撞檢測(cè)，使管道不會(huì)跨越軸承平臺(tái)。這樣既保證了后續(xù)施工的準(zhǔn)確性，又避免了后期修改設(shè)計(jì)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?yàn)槟軌蚩梢暬⒖焖賱?chuàng)建圖紙，將材料從3D模型渲染為真實(shí)的物理圖形，從設(shè)計(jì)計(jì)劃生成的渲染圖以任何方向顯示圖片的整體外觀，設(shè)計(jì)師可以查看效果圖，如果設(shè)計(jì)不好，隨時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)，使最終的設(shè)計(jì)方案更加完美。例如，在基坑設(shè)計(jì)中，基坑三維建?？梢哉故净釉O(shè)計(jì)方案的實(shí)物圖，便于設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。三是各專業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)。3D可視化建?？梢詫⒏鱾€(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)圖紙“融合”成一個(gè)3D模型，從而避免了各個(gè)領(lǐng)域的2D圖形圖紙分開(kāi)設(shè)計(jì)帶來(lái)的不便，通過(guò)促進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域之間的交流和協(xié)調(diào)，減少了設(shè)計(jì)分開(kāi)設(shè)計(jì)引起的沖突可以產(chǎn)生最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。

3、BIM在巖土施工中的應(yīng)用

BIM在巖土施工中的應(yīng)用主要集中在三個(gè)方面：第一，土方計(jì)算。準(zhǔn)確計(jì)算土石方可為后續(xù)施工提供參考，采用BIM技術(shù)進(jìn)行土石方計(jì)算分析是必然選擇。具體工作是按照地面設(shè)計(jì)線切割地質(zhì)模型，切割部分為開(kāi)挖，設(shè)計(jì)線以下部分為填方。這樣就可以計(jì)算出挖出的石料數(shù)量，使工程造價(jià)更加的精確。二是對(duì)施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬?，F(xiàn)階段，BIM的5D技術(shù)在巖土工程匯中應(yīng)用的范圍在不斷擴(kuò)大。5D技術(shù)主要是指在三維結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)添加工程造價(jià)、工期等信息，對(duì)整個(gè)建筑生命周期進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。從而，技術(shù)人員可以直觀地了解工程建設(shè)的進(jìn)度，有助于對(duì)整個(gè)施工過(guò)程從成本、安全、質(zhì)量等方面進(jìn)行管理和控制，有助于優(yōu)化施工組織的設(shè)計(jì)。三是建設(shè)指導(dǎo)。通過(guò)復(fù)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的3D建模，可動(dòng)態(tài)展示施工過(guò)程，根據(jù)實(shí)際施工與規(guī)劃施工3D模型的關(guān)系，指導(dǎo)實(shí)際施工進(jìn)度。

4、BIM在巖土監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的巖土監(jiān)測(cè)使用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建圖表和報(bào)告。雖然這種報(bào)告方法容易出錯(cuò)，但BIM 技術(shù)可以提供需要監(jiān)控的基坑全貌的可視化表示。通過(guò)提供BIM技術(shù)地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以非常準(zhǔn)確地計(jì)算施工沉降。同時(shí)，基于5D模型，采用插值方法計(jì)算沉降云圖。通過(guò)解析方法得到的支撐云圖，可以實(shí)時(shí)獲取各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的支撐數(shù)據(jù)。這樣，就可以準(zhǔn)確計(jì)算整個(gè)施工的沉降量。同時(shí)，基于BIM技術(shù)的可視化功能可以實(shí)時(shí)控制施工過(guò)程中的地形變化，對(duì)后續(xù)工作具有重要意義?？梢詭椭夹g(shù)人員第一時(shí)間看到整個(gè)施工場(chǎng)地的變形和沉降，并在第一時(shí)間制定應(yīng)急計(jì)劃，以最大限度地提高項(xiàng)目的質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)：

BIM技術(shù)是一種現(xiàn)代信息技術(shù)，它的使用不僅有助于巖土測(cè)量、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)，而且有利于工程建設(shè)參與各部門之間的有效溝通。BIM技術(shù)通過(guò)三維可視化模型對(duì)巖土工程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的展示，能夠極大的提升巖土工程的施工質(zhì)量。此外，需要加強(qiáng)專業(yè)的人才培養(yǎng)，對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行深入的研發(fā)，使其在巖土工程領(lǐng)域進(jìn)行更好的應(yīng)用。

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