BIM技术在岩土工程里面的应用研究

  关键词：BIM 技术；岩土工程；施工监测
 

  BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型） 技术由 Autodesk 公司在2002 年率先提出，现今在我国也得到了广泛应用。BIM 技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具, 通过参数模型整合项目的各种相关信息，可以简单理解为将有关于建筑构件的建筑信息分类储存于数据库中，建立参数化的三维模型，在项目策划、设计、施工、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，为各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用，在设计、施工、运维方面很大程度上改变了传统模式和方法。目前，BIM 技术在我国各领域运用广泛，迅速发展，其中水电、建筑、机械设备等领域的应用相对成熟。在岩土工程中，BIM技术的应用优势也日益展露出来，将是未来一项必不可少的技术支撑，然而，目前相关软件尚无专门针对岩土工程的模块，BIM技术应用到实际工程还需要技术人员进行二次开发。因此，研究 BIM 技术在岩土工程中的应用具有越来越重要的意义，可以更好地提升 BIM 技术在岩土工程中的应用。

  （一 ）三 维 模型 可视 化 及 快 速 出 图

  BIM 技术最重要的一点就是三维建模，与传统的二维、三维相比，通过 BIM 技术建模可以对模型中的任意一点进行分析。运用传统的建模方法，技术人员不能深入其中研究细节，进而在设计过程中产生了一系列的冲突，需要返工或进行方案修改，不仅影响了施工进度，又增加了工程造价，浪费了资源。而 BIM 技术不仅仅可以为工程设计人员提供三维可视化模型，还可以通过碰撞检测功能去优化建筑设计，减少工程造价。在工程设计的过程中，留给设计人员的时间较为紧迫，而设计方案经常需要修改。一旦修改方案，就需要构建对应的平面图、剖面图、细节图，这不仅影响了工程的总进度，又浪费了工程的资金。而利用BIM 技术，设计人员只需要去修改模型中所变动的构件，就可以实现各个图纸之间的同步，不仅提高了工作效率，也减小了图纸出现不同步错误的可能性。

  （二 ）存储海 量 工 程材料

  BIM 软件中存储了海量的族构件，而且设计人员也可以通过新建族的方式来创造自己需要的构件，比如在建筑模块中就有大量的门、窗、墙等诸多构件。传统的岩土工程设计中，设计师是在理想黏性、无结构强度和无黏性土基础上完成设计的，由于土质的形成时间、组成成分等不同，各个地区的地质各有不同，在工程上处理方法也不尽相同。仅按照成因，土就可分为残积土、坡积土、冲积土、风积土、崩积土、淤积土。而在 BIM 中可以根据土的颗粒级配、成因和特殊土分来创建相关的材料模型，一方面提高了工程设计人员的效率，另一方面也提高了工程设计的质量。

  （三 ）碰撞 检测

  碰撞检测功能是 BIM 平台上一项十分重要且运用广泛的功能，碰撞检测可以验证我们设计方案的合理性，一方面减少了因为设计错误带来的成本浪费，另一方面减小了安全事故发生的概率。在建筑模块，碰撞检测运用的频率最高，经常通过碰撞检测分析各个构件的冲突情况，从而达到优化设计的目的。同样，在岩土工程中碰撞检测同样适用，如测试基坑支护桩的桩基稳定性和支护方案的有效性，找出其中最薄弱的位置，帮助施工人员做好相应措施，在满足设计的要求下，减少工程造价。

  （一 ）施工 动 态模拟

  BIM 5D 技术是在传统 BIM 3D 的基础上融入了时间进度信息和成本造价信息，形成了“3D 模型 +1D 时间进度 +1D 成本造价”的 5D 建筑信息模型。BIM 5D 集成了工程量信息、工程进度信息、工程造价信息，对施工过程进行动态模拟，并及时提供施工中的进度、资源消耗、造价变化等信息，实施进度控制和成本造价的实时控制。BIM 5D 相较于传统的 BIM 3D 更加注重前期过程中的勘测，使工程设计人员在开工之前提前预知某些节点的组织方案，如桩、锚的安放与固定，以及各个施工周期的造价及资源所需情况，从而进一步优化工程。在岩土工程专业中，通过对施工过程可能出现的情况进行仿真模拟，可以极大减少因为勘测的误差导致的 突 发 情况，同时利用 BIM 技术对施工现场进行较为真实的还原，方便工程设计人员对施工过程的把控。另外，BIM 技术可以将建筑模型进行透视化操作，在模型的搭建过程中，技术人员可以对项目进行改造。BIM 技术在近几年发展迅速，建筑模型真实度越来越高，对工程整体的把控程度也越来越高。在不远的将来，BIM 技术在施工现场的质量管理方面将会成为不可或缺的角色。利用 BIM 技术进行监测打破了传统监测方式的展示局限。运用传统的监测方式，数据大多是通过图表呈现出来的，而利用 BIM 技术可以采用三维的技术形式更有质感地呈现基坑的变形。例如在监测基坑的沉降过程中，可以使用监测数据分析软件，对施工现场监测到的数据进行计算，最终计算出基坑的具体变形量。利用建筑模型构建软件以及插值法，同时参考监测点所在的位置信息，就可以实现对所有监测点监测到的变形数据有一个详细的了解，从而及时对变形情况做出分析并采取合理的措施。

  （二 ）提高 各个 专业 的 协 同 性
  传统的建筑方式已经不能满足目前建筑行业的发展需求。首先是传统建筑使用的 CAD 二维图纸模式更容易出现“错漏碰缺”等问题，严重影响了工程项目的质量和工期；其次在整个工程项目过程中，包括策划单位、设计单位、建设单位、施工单位、监单位、运维单位等都是各自为政，很难做到实时沟通。使用 BIM 技术替换 CAD 技术之后，BIM技术以可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性快速占领市场。在施工周期内，建筑、结构、水电和设备等共用同一个模型，设计单位通过建立建筑模型展现自己的设计理念，避免了不理解问题的产生，同时建设单位能够准确地了解设计单位的想法以及整体的效果，减少因施工图纸改变造成的工程造价的变更。 于此同时，能够及时发现重复、不合理的构件，使工程造价更加精确，这也能大幅减少造价审核部门的工作量。项目动工前，信息共享能够减少施工中出现问题，降低工程造价管理风险。

  市场上主流的 BIM 操作软件尚未针对岩土工程开发出相对应的操作模块，而现有的操作模块也无法直接应用于岩土工程，所以需要针对项目进行 BIM 的二次开发。例如 Revit 提供了 API（应用程序编程接口），通过在程序外部编写一段命令导入 Revit 中，达到设计的目的。如通过与遥感技术、超声波技术的结合，将获得的地形图直接导入 BIM 平台中，再根据程序外部命令来分析地形图来对相应的工程提出相应的对策，软件的二次开发不仅仅可以提高工作效率，降低出错率，还可以达到原软件所达不到的效果。

  BIM 技术可以发现和解决传统岩土工程设计中难以发现的疏漏，是现代岩土工程的一次重大突破，但市场上现在针对岩土工程开发的 BIM 软件寥寥无几。由于我国 BIM 技术起步较晚，与发达国家还有一定的差距，为了缩小差距，技术人员也在不断更新软件、硬件。随着工程设计人员的努力和软件的进步，BIM 不仅可以应用在目前主流的专业上，也为岩土工程的发展提供了一个参考方向，但也只有岩土工程工作者不断探索，结合工程实际才能够获得真正的成果。

 

[1]苟少清,刘卓,王喜春,等.BIM 5D 技术在绿色施工项目中的应用研究[J].建设科技,2019(16):26-30.

[2]王雨薇,朱记伟,杨党锋,等.基于BIM 5D 的建筑工程施工动态管理及资源优化[J].施工技术,2019(S1):249-253.

[3]汤勇.基于 BIM 的岩土工程设计优化及应用[J].工程技术研究,2019(17):178-179.