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(lái)，近年來(lái)，建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）技術(shù)在國(guó)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(guò)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?qǐng)龅氐刭|(zhì)情況，同時(shí)利用地質(zhì)BIM模型進(jìn)行巖土設(shè)計(jì)，并按巖土類別分別計(jì)算相應(yīng)土石方量，幫助建設(shè)單位在設(shè)計(jì)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(chǎng)地模型

傳統(tǒng)地形地貌及工程環(huán)境等場(chǎng)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(shí)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(chǎng)地分析及協(xié)同設(shè)計(jì)。通過(guò)BIM技術(shù)創(chuàng)建三維場(chǎng)地模型，通過(guò)一個(gè)模型承載相關(guān)信息，不僅解決信息零散和冗余問(wèn)題，且能準(zhǔn)確、直觀形象地反映和表達(dá)擬建場(chǎng)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(shí)可根據(jù)模型進(jìn)行總圖分析與布置以及施工場(chǎng)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(jì)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(jì)。

1.2創(chuàng)建三維地質(zhì)模型

創(chuàng)建三維地質(zhì)模型，通過(guò)一個(gè)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(wèn)題，同時(shí)減少地質(zhì)體空間信息的損失與失真，通過(guò)同一個(gè)模型實(shí)時(shí)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(cuò)誤及損失；同時(shí)通過(guò)BIM模型能準(zhǔn)確、形象、直觀地表達(dá)擬建場(chǎng)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(duì)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(jì)，為巖土工程設(shè)計(jì)及其他專業(yè)設(shè)計(jì)提供便利，為下一步探索巖土工程三維計(jì)算分析、三維樁基計(jì)算分析奠定基礎(chǔ)。

1.3創(chuàng)建勘察屬性信息

通過(guò)BIM技術(shù)創(chuàng)建三維地質(zhì)模型，通過(guò)一個(gè)模型整合勘探孔孔號(hào)、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(jiǎn)化工作。同時(shí)承載巖土物理力學(xué)參數(shù)的地質(zhì)模型將對(duì)下一步的巖土工程三維分析計(jì)算及三維樁基計(jì)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(guò)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(chǎng)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(jì)算和統(tǒng)計(jì)

傳統(tǒng)鉆探進(jìn)尺信息載體為勘察數(shù)據(jù)庫(kù)、文本或表格，不利于信息管理與查詢；傳統(tǒng)開挖工程量計(jì)算通常采用斷面法或南方CASS，不能準(zhǔn)確計(jì)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(guò)BIM技術(shù)創(chuàng)建模型，將勘探深度及勘探統(tǒng)計(jì)表整合在同一個(gè)模型中，利于信息管理與查詢；同時(shí)精細(xì)化分層計(jì)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(duì)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(chǎng)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(cè)、設(shè)計(jì)、造價(jià)等多專業(yè)溝通不暢，勘測(cè)資料與設(shè)計(jì)成果常常出現(xiàn)矛盾，導(dǎo)致設(shè)計(jì)和造價(jià)等多次變更，工作強(qiáng)度及錯(cuò)誤率大幅增加，不利于施工進(jìn)度推進(jìn)及資金使用計(jì)劃編制，同時(shí)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(jì)與管理的基礎(chǔ)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)BIM價(jià)值的保障。針對(duì)一般工民建、路橋等項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)勘測(cè)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(jì)以及后期運(yùn)維管理的基礎(chǔ)，同時(shí)根據(jù)建筑業(yè)信息化發(fā)展趨勢(shì)，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(guò)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(bào)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(bào)告和勘察BIM模型。

3勘察BIM應(yīng)用成果

3.1場(chǎng)地可視化應(yīng)用

BIM技術(shù)創(chuàng)建三維場(chǎng)地模型，為不熟悉場(chǎng)地的相關(guān)人員了解場(chǎng)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(bào)時(shí)便于溝通（尤其對(duì)于環(huán)境復(fù)雜的項(xiàng)目十分有利），提高匯報(bào)及溝通效果，為項(xiàng)目開展奠定良好的基礎(chǔ)；同時(shí)在報(bào)告中增加三維可視化的場(chǎng)地環(huán)境插圖，利于報(bào)告校審人員對(duì)場(chǎng)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(guò)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(bào)告中，非常有利于報(bào)告閱讀者（尤其是非專業(yè)人士以及對(duì)場(chǎng)地不熟悉人員）理解場(chǎng)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(shí)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(bào)告校審者節(jié)約時(shí)間。

3.3開挖方案比較

通過(guò)在地質(zhì)模型中確定不同方案的基坑邊坡坡腳線、放坡級(jí)數(shù)、放坡坡率快速創(chuàng)建不同的設(shè)計(jì)方案，并將不同的設(shè)計(jì)方案存儲(chǔ)在一個(gè)模型中，不但便于方案比較，也便于方案溝通與匯報(bào)，同時(shí)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)方案快速準(zhǔn)確地按不同巖土層計(jì)算相應(yīng)方案的開挖工程量，準(zhǔn)確地提供不同等級(jí)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(bào)告的編制提供準(zhǔn)確地土石比工程量，提高報(bào)告編制工作效率及報(bào)告質(zhì)量。

3.4勘察工作量統(tǒng)計(jì)

為達(dá)到BIM模型信息集成以及巖土三維計(jì)算的目的，在勘察BIM建模過(guò)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(kù)，經(jīng)建模數(shù)檢校核修正數(shù)據(jù)庫(kù)后（對(duì)異常鉆探數(shù)據(jù)的調(diào)整、），可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)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(bào)告編制過(guò)程中既可以直接利用數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以利用該數(shù)據(jù)與人為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相互校核。

3.5勘察信息集成

通過(guò)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(hào)、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(shí)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(jiān)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(shí)為三維計(jì)算奠定基礎(chǔ)。結(jié)束語(yǔ)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(shì)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(jì)、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(duì)工程建設(shè)具有不可估量的價(jià)值。

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[3]王勇.BIM在巖土工程勘察成果三維可視化中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究,2018,(15):55-56.

作者:廖恒 單位:貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司