巖土工程勘察BIM技術(shù)應(yīng)用探析

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互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)正在變革建筑業(yè)的未來，近年來，建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）技術(shù)在國內(nèi)外建筑行業(yè)得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用，建筑信息模型應(yīng)用技術(shù)于2017年已列入建設(shè)領(lǐng)域十項(xiàng)新技術(shù)之一。土工程勘察BIM技術(shù)是應(yīng)用一系列軟件進(jìn)行三維地質(zhì)建模及應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)，通過可視化三維工程地質(zhì)模型直觀、清晰地表達(dá)地質(zhì)構(gòu)造、巖土構(gòu)成、鉆探信息、巖土參數(shù)等信息，幫助參建單位項(xiàng)目人員清晰、直觀地理解、查詢和掌握場地地質(zhì)情況，同時利用地質(zhì)BIM模型進(jìn)行巖土設(shè)計，并按巖土類別分別計算相應(yīng)土石方量，幫助建設(shè)單位在設(shè)計階段更準(zhǔn)確地進(jìn)行工程預(yù)算和方案決策等。

1巖土勘察BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

1.1創(chuàng)建三維場地模型

傳統(tǒng)地形地貌及工程環(huán)境等場地信息的載體通常為文本、表格、平面圖、剖面圖等，存在信息零散或冗余的狀況，不利于信息利用、信息管理及信息化建設(shè)；同時由于傳統(tǒng)方法缺乏形象立體的可視化表達(dá)效果且表達(dá)不充分，不利于多專業(yè)理解和溝通，增大溝通成本；另外由于傳統(tǒng)資料利用率低，不利于場地分析及協(xié)同設(shè)計。通過BIM技術(shù)創(chuàng)建三維場地模型，通過一個模型承載相關(guān)信息，不僅解決信息零散和冗余問題，且能準(zhǔn)確、直觀形象地反映和表達(dá)擬建場地地形地貌、管網(wǎng)分布及其埋深、建構(gòu)筑物分布及其基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)埋深等工程環(huán)境條件，同時可根據(jù)模型進(jìn)行總圖分析與布置以及施工場地分析與布置，另外可根據(jù)需要快速創(chuàng)建剖面圖用于工程設(shè)計分析及施工方案分析，有效降低工作強(qiáng)度及溝通成本，提高工作效率，更利于實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計。

1.2創(chuàng)建三維地質(zhì)模型

創(chuàng)建三維地質(zhì)模型，通過一個模型承載和傳遞地質(zhì)信息及巖土物理力學(xué)參數(shù)信息，有效解決信息零散和冗余問題，同時減少地質(zhì)體空間信息的損失與失真，通過同一個模型實(shí)時查詢地質(zhì)構(gòu)造、巖土構(gòu)成及巖土參數(shù)等信息，避免數(shù)據(jù)多次傳輸導(dǎo)致的信息錯誤及損失；同時通過BIM模型能準(zhǔn)確、形象、直觀地表達(dá)擬建場地巖層產(chǎn)狀、斷層、褶皺、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造，巖土構(gòu)成及分布情況，不良地質(zhì)體形態(tài)、巖土構(gòu)成及分布情況，地表地下水分布情況，幫助不同專業(yè)人員從空間角度理解地質(zhì)體，并可利用可視化的交互手段實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)體進(jìn)行多角度、多方位的瀏覽與查詢，利于多專業(yè)理解及溝通及多專業(yè)協(xié)同設(shè)計，為巖土工程設(shè)計及其他專業(yè)設(shè)計提供便利，為下一步探索巖土工程三維計算分析、三維樁基計算分析奠定基礎(chǔ)。

1.3創(chuàng)建勘察屬性信息

通過BIM技術(shù)創(chuàng)建三維地質(zhì)模型，通過一個模型整合勘探孔孔號、坐標(biāo)、高程、勘探日期、巖土物理力學(xué)參數(shù)等，利于查詢和信息管理，提高信息利用率，簡化工作。同時承載巖土物理力學(xué)參數(shù)的地質(zhì)模型將對下一步的巖土工程三維分析計算及三維樁基計算等奠定基礎(chǔ)。

1.4基坑邊坡開挖模型

基坑邊坡的項(xiàng)目傳統(tǒng)表達(dá)方式通常通過平面圖、立面圖及剖面圖表達(dá)基坑邊坡的形態(tài)、特征以及擬建物與基坑邊坡的位置關(guān)系，不能準(zhǔn)確、清晰、完全、直觀地表達(dá)基坑邊坡（傳統(tǒng)剖面都是垂直切圖，不能表達(dá)斜坡上的巖土分布）巖土分布情況，應(yīng)用BIM技術(shù)在場地及地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上創(chuàng)建開挖模型，相關(guān)信息表達(dá)更直觀準(zhǔn)確。

1.5工程量計算和統(tǒng)計

傳統(tǒng)鉆探進(jìn)尺信息載體為勘察數(shù)據(jù)庫、文本或表格，不利于信息管理與查詢；傳統(tǒng)開挖工程量計算通常采用斷面法或南方CASS，不能準(zhǔn)確計算不同地層的開挖方量，不利于工程預(yù)決算及結(jié)算，導(dǎo)致成本控制不到位。通過BIM技術(shù)創(chuàng)建模型，將勘探深度及勘探統(tǒng)計表整合在同一個模型中，利于信息管理與查詢；同時精細(xì)化分層計算開挖工程量，利于工程預(yù)決算及結(jié)算，有效控制成本，避免不必要的資金浪費(fèi)。

1.6實(shí)現(xiàn)多專業(yè)模型整合

針對城市隧道、地下通道、城市軌道、綜合管廊等城市地下空間工程，場地工程環(huán)境及地質(zhì)情況通常較為復(fù)雜，傳統(tǒng)資料紛繁復(fù)雜、信息零散或冗余、信息管理困難、常常導(dǎo)致勘測、設(shè)計、造價等多專業(yè)溝通不暢，勘測資料與設(shè)計成果常常出現(xiàn)矛盾，導(dǎo)致設(shè)計和造價等多次變更，工作強(qiáng)度及錯誤率大幅增加，不利于施工進(jìn)度推進(jìn)及資金使用計劃編制，同時十分不利于后期業(yè)主運(yùn)維管理。實(shí)現(xiàn)多專業(yè)模型整合即實(shí)現(xiàn)BIM數(shù)據(jù)流通與交換是實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計與管理的基礎(chǔ)，同時也是實(shí)現(xiàn)BIM價值的保障。針對一般工民建、路橋等項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)勘測模型與其他專業(yè)模型的整合同樣是實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計以及后期運(yùn)維管理的基礎(chǔ)，同時根據(jù)建筑業(yè)信息化發(fā)展趨勢，地下地上模型的整合與應(yīng)用將成為發(fā)展的必然，利于全過程全生命周期的工程管理。

2勘察BIM技術(shù)路線

2.1BIM基本流程（圖3）

2.2BIM交付成果根據(jù)勘察行業(yè)

BIM發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)階段勘察BIM模型尚不能完全表達(dá)勘察報告所含內(nèi)容且應(yīng)用范圍有限，故本方案勘察專業(yè)BIM交付成果需包含傳統(tǒng)的勘察報告和勘察BIM模型。

3勘察BIM應(yīng)用成果

3.1場地可視化應(yīng)用

BIM技術(shù)創(chuàng)建三維場地模型，為不熟悉場地的相關(guān)人員了解場地地形地貌、工程環(huán)境情況提供極大的幫助，尤其在增加傾斜攝影疊圖后效果更加明顯，進(jìn)行項(xiàng)目匯報時便于溝通（尤其對于環(huán)境復(fù)雜的項(xiàng)目十分有利），提高匯報及溝通效果，為項(xiàng)目開展奠定良好的基礎(chǔ)；同時在報告中增加三維可視化的場地環(huán)境插圖，利于報告校審人員對場地地形地貌及工程環(huán)境文字部分的描述進(jìn)行校審。

3.2地質(zhì)體可視化

通過BIM技術(shù)創(chuàng)建三維地質(zhì)模型實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體的可視化，將地質(zhì)構(gòu)造、巖土構(gòu)成、巖土分布、地質(zhì)體形態(tài)、基巖面起伏狀況等截圖插入勘察報告中，非常有利于報告閱讀者（尤其是非專業(yè)人士以及對場地不熟悉人員）理解場地地質(zhì)情況，也避免了文字描述不清的狀況，降低理解難度，同時非常有利于專業(yè)人員定性快速判斷土層的均勻性、基巖面的起伏狀況，為報告校審者節(jié)約時間。

3.3開挖方案比較

通過在地質(zhì)模型中確定不同方案的基坑邊坡坡腳線、放坡級數(shù)、放坡坡率快速創(chuàng)建不同的設(shè)計方案，并將不同的設(shè)計方案存儲在一個模型中，不但便于方案比較，也便于方案溝通與匯報，同時根據(jù)不同的設(shè)計方案快速準(zhǔn)確地按不同巖土層計算相應(yīng)方案的開挖工程量，準(zhǔn)確地提供不同等級的巖土開挖量，為項(xiàng)目決策及預(yù)決算提供良好的技術(shù)支持和保障，另外為勘察報告的編制提供準(zhǔn)確地土石比工程量，提高報告編制工作效率及報告質(zhì)量。

3.4勘察工作量統(tǒng)計

為達(dá)到BIM模型信息集成以及巖土三維計算的目的，在勘察BIM建模過程中將鉆孔信息、取樣信息、巖土試驗(yàn)信息及巖土參數(shù)等信息錄入數(shù)據(jù)庫，經(jīng)建模數(shù)檢校核修正數(shù)據(jù)庫后（對異常鉆探數(shù)據(jù)的調(diào)整、），可通過數(shù)據(jù)庫直接生成鉆孔工作量（含鉆孔數(shù)量及鉆孔總進(jìn)尺）、取樣工作量、原位測試工作量、水文試驗(yàn)工作量、室內(nèi)巖土試驗(yàn)工作量，在報告編制過程中既可以直接利用數(shù)據(jù)，同時也可以利用該數(shù)據(jù)與人為統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行相互校核。

3.5勘察信息集成

通過應(yīng)用BIM技術(shù)創(chuàng)建包含地質(zhì)屬性信息的地質(zhì)模型，初步實(shí)現(xiàn)勘察BIM模型鉆孔孔號、鉆孔類型、孔口高程、鉆孔坐標(biāo)、勘探深度、勘探日期、地層類型、地質(zhì)時代、地質(zhì)成因、巖層產(chǎn)狀、填土密實(shí)度、巖石風(fēng)化程度、巖石堅硬程度、巖石完整程度、巖石抗壓強(qiáng)度、抗剪指標(biāo)等物理力學(xué)信息集成，為項(xiàng)目信息查詢、信息管理提供便利，同時為三維計算奠定基礎(chǔ)。結(jié)束語綜上所述，巖土工程勘察bim技術(shù)相較于傳統(tǒng)工程勘察技術(shù)，優(yōu)勢明顯。其不僅僅是將數(shù)字信息進(jìn)行集成，更是數(shù)字信息的應(yīng)用，并可應(yīng)用于設(shè)計、建造、管理的數(shù)字化管理。BIM技術(shù)可以四維模擬實(shí)際施工，對工程建設(shè)具有不可估量的價值。

參考文獻(xiàn)

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作者:廖恒 單位:貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司