BIM在地勘與樁長選擇方面應(yīng)用的探索

侯振國 賈寧 方振 王凡

摘要：傳統(tǒng)樁長設(shè)計依據(jù)地質(zhì)勘探報告分析計算，量大繁瑣，本文針對設(shè)計過程不足，通過BIM技術(shù)在樁設(shè)計中應(yīng)用探索，構(gòu)建三維地質(zhì)模型，模擬地質(zhì)分布情況，通過參數(shù)化建立樁模型，通地勘數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)間的傳遞，減少信息回溯，充分利用BIM的可視化與參數(shù)化特征，快速、動態(tài)實(shí)現(xiàn)樁長確定，實(shí)現(xiàn)基于BIM技術(shù)的三維地質(zhì)模型與樁可視化設(shè)計應(yīng)用。

Abstract： Traditional pile length design is based on geological prospecting report analysis and calculation. It is large and cumbersome. This paper focuses on the lack of design process， uses BIM technology to explore the application of pile design， builds a three-dimensional geological model， simulates geological distribution， and establishes a pile model by parameterization. Through the transfer of geological survey data and design data， it can reduce information backtracking， make full use of BIM's visualization and parameterization features， and quickly and dynamically determine the length of piles， and realize the application of three-dimensional geological model and pile visual design based on BIM technology.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；樁長設(shè)計；地勘模型；輔助設(shè)計

Key words： BIM technology；pile length design；geological survey model；aided design

中圖分類號：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0202-03

0 引言

我司某項(xiàng)目采用EPC模式建造，全過程應(yīng)用BIM進(jìn)行設(shè)計、施工與后期維保，為了縮短工期，提高建造效率，項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計、施工、運(yùn)營。本文重點(diǎn)介紹基于BIM的地勘與樁長選擇應(yīng)用與探索。

傳統(tǒng)樁長設(shè)計根據(jù)地質(zhì)勘探報告數(shù)據(jù)分析計算，以地質(zhì)勘探報告提供的不同巖層測點(diǎn)或等高線數(shù)據(jù)來結(jié)合規(guī)范的入巖深度來進(jìn)行樁長一個個計算，計算工作量大而且繁瑣，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，且在施工中因夾層或孤石造成樁施工問題難以規(guī)避。樁長設(shè)計傳統(tǒng)圖紙不直觀，傳到建設(shè)單位、總包單位之后需要基于繁瑣數(shù)據(jù)和平面圖去揣測、想象、也容易遺漏，不利于交流和核對。

針對這種情況，采用BIM的應(yīng)用思路，以可視化、參數(shù)化的形式來進(jìn)行設(shè)計，BIM成果可直觀地進(jìn)行比對、修改，提高了多方交流的效率。

1 實(shí)施思路

通過BIM技術(shù)建立精準(zhǔn)的三維地質(zhì)模型，模擬土層與巖層分布，同時根據(jù)已有資料建立樁基礎(chǔ)模型，兩者模型合成，進(jìn)行基于BIM的地勘與樁應(yīng)用。

技術(shù)路線：明確工程重難點(diǎn)→制定BIM實(shí)施目標(biāo)→組建BIM團(tuán)隊(duì)→建立相關(guān)BIM模型（現(xiàn)場地形、地質(zhì)巖層、樁基模型等）→BIM模型合成→BIM應(yīng)用→應(yīng)用總結(jié)及反饋

2 BIM模型建立

2.1 確定模型精度要求

模型精度直接反映模型信息量大小，信息量越高，模型參考性越高，但高精度的模型同時也帶來時間及成本增加，綜合考慮，本項(xiàng)目在建立模型初期確定如下內(nèi)容：①地質(zhì)，各地質(zhì)層及地表面繪制；②工程樁，不含工程樁鋼筋等信息。

2.2 軟件選用與制作方法

2.2.1 軟件選用

AutoCAD Civil 3D軟件是Autodesk面向土木工程行業(yè)的建筑信息模型解決方案。它可以使用傳統(tǒng)的勘測數(shù)據(jù)（如點(diǎn)和特征線）創(chuàng)建曲面。借助曲面簡化工具，充分利用航拍測量的大型數(shù)據(jù)集以及數(shù)字高程模型，創(chuàng)建模型，基于可視化效果模型快速獲得多種設(shè)計方案。

Autodesk Revit軟件專為建筑信息模型而構(gòu)建的平臺軟件、可以通過精確實(shí)現(xiàn)建筑外觀的可視化來支持更好的溝通、本文主要用來建立建筑與結(jié)構(gòu)模型。

2.2.2 制作方法

通過civil 3d 對詳勘的巖層等高線進(jìn)行巖層面的生成、基于巖層面之間生成對應(yīng)巖層。采取內(nèi)建模型導(dǎo)入的方式將巖層以dwg格式分層導(dǎo)入到Revit中，在在Revit平臺中確定好巖層的空間位置，用Revit將樁畫出，達(dá)到入巖深度后對入巖面高程進(jìn)行提取使用。之后可以通過草圖大師制作相應(yīng)剖切動畫，便于直觀觀察。

2.3 實(shí)施過程概述

2.3.1 制作精準(zhǔn)的巖層曲面與巖層曲面實(shí)體化

①純點(diǎn)數(shù)據(jù)，分好點(diǎn)類、坐標(biāo)、標(biāo)高，以.txt格式導(dǎo)入到軟件中，生成高程點(diǎn)、基于點(diǎn)高程生成曲面。純點(diǎn)數(shù)據(jù)只包括X，Y，Z的大地坐標(biāo)，以最直接的鉆探數(shù)據(jù)得到。

②平面等高線加標(biāo)高數(shù)據(jù)，用曲面工具提取對象將文字移動到高程，基于等高線生成曲面。

③等高線多段線數(shù)據(jù)，基于鉆探點(diǎn)數(shù)據(jù)生成的曲面多段線dwg格式文件，等高多段線成空間布置，具有三維特性，如圖1所示。

2.3.2 實(shí)施難點(diǎn)

①地勘提供等高線生成的dwg格式文件多段線高程與標(biāo)識高程不符，出現(xiàn)倍數(shù)擴(kuò)增，生成的曲面在Z軸方面扭曲，多段線數(shù)據(jù)點(diǎn)繁雜，挨個調(diào)整效率低。如圖2所示。

解決方法：以強(qiáng)風(fēng)化巖層為例，擴(kuò)大等高線生成曲面，給定基點(diǎn)成組，另存名為“擴(kuò)大化強(qiáng)風(fēng)化巖層，導(dǎo)入時選取導(dǎo)入選項(xiàng)，Z方向比例縮小對應(yīng)擴(kuò)大倍數(shù)即可。

②曲面間實(shí)體部分的轉(zhuǎn)化重疊部分的，錯層面土層的識別。

解決方法：對應(yīng)曲面工具選取從曲面到實(shí)體工具，選取不同土層的等高線作為上下限，切換civil 3d模式到3維建模模式，對巖層重疊面進(jìn)行交集運(yùn)算，制作新的巖層實(shí)體。

2.4 樁基BIM模型建立

2.4.1 建立統(tǒng)一標(biāo)高位置體系

①絕對標(biāo)高系。用Revit軟件建立絕對標(biāo)高體系是因?yàn)榍捌谑┕ね谕烈约捌渌恢命c(diǎn)的復(fù)核參考都是依據(jù)絕對標(biāo)高進(jìn)行校核，絕對標(biāo)高體系擁有對接地勘數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，同時可以在三維狀態(tài)下直接提取任意位置的高程。

②水平方位定位。以絕對標(biāo)高±0建筑物紅線邊角作為水平方位定位點(diǎn)，方便不同軟件模型的位置鏈接。

2.4.2 基于標(biāo)高體系建立樁基模型

在Revit平臺中基于已有的坐標(biāo)系，做好底板模型?；诘装迥Ｐ驮O(shè)立參照面、基于參照面和設(shè)計底圖內(nèi)建拉伸，給予樁名稱和標(biāo)簽，用于儲存后續(xù)入巖的數(shù)據(jù)，可以直接導(dǎo)出excel便于分析。

2.5 巖層與樁基模型整合

2.5.1 模型轉(zhuǎn)化

由于Revit對導(dǎo)入的模型要求圖元做過限定，炸開的限制是在10000個圖元以內(nèi)，生成的整個巖層實(shí)體需要根據(jù)情況自行進(jìn)行成組導(dǎo)出dwg格式文件，基點(diǎn)選擇以絕對標(biāo)高±0建筑物紅線邊角作為水平方位定位點(diǎn)，并利用“PU”命令，對導(dǎo)出前模型進(jìn)行清理，對導(dǎo)出后的模型同樣利用“PU”命令進(jìn)行清理，保證空間中不存在其他圖元影響到導(dǎo)入后模型中，影響全局的顯示。

2.5.2 模型導(dǎo)入

Revit中內(nèi)建模型，命名對應(yīng)土層名，導(dǎo)入對應(yīng)dwg文件，選擇炸開，從導(dǎo)入符號變成實(shí)體、賦予材質(zhì)以區(qū)分，依據(jù)水平定位線與基礎(chǔ)模型對接。

3 BIM應(yīng)用

3.1 輔助設(shè)計

入巖標(biāo)高提取與處理：

①制作參數(shù)化樁。新建常規(guī)模型，命名不同樁號拾取基礎(chǔ)頂平面新建拉伸，拉伸進(jìn)入對應(yīng)巖層。

②標(biāo)高提取。三維模式下選取巖層與樁，使用剪切命令，布爾運(yùn)算減掉重疊部分，對樁進(jìn)行臨時隱藏，使用高程點(diǎn)工具對最低入巖點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，而后解除臨時隱藏，如圖6所示。

③制作EXCEL表格分析歸類。將樁號、入巖類型、最低端入巖端標(biāo)高、樁頂標(biāo)高、錄入EXCEL之中，根據(jù)起始點(diǎn)絕對標(biāo)高和入巖標(biāo)高，自動計算出設(shè)計樁長。

3.2 虛擬施工

①制作剖切動畫。剖切動畫是為了更加直觀地表現(xiàn)樁與土層之間地關(guān)系，多角度對模型進(jìn)行剖切，制作不斷階段不同時段動畫，如圖7所示。

制作方法基于現(xiàn)有的Revit模型進(jìn)行導(dǎo)出，導(dǎo)出格式為ACIS格式文件，在Sketch up中打開，進(jìn)行材質(zhì)的調(diào)整，設(shè)定剖切關(guān)鍵幀，完成動畫導(dǎo)出。

后期運(yùn)用Premiere軟件進(jìn)行剪輯配音、增加標(biāo)題，就可以完成視頻效果的最終制作。

②現(xiàn)場工程樁施工模擬?？梢詫evit中模型導(dǎo)入navisworks進(jìn)行施工模擬，輔助項(xiàng)目進(jìn)行工期策劃、工期管理、工期預(yù)警等工作。

3.3 工程量統(tǒng)計

基于樁基模型，利用revit明細(xì)功能進(jìn)行混凝土量自動統(tǒng)計，方便日?；炷翝仓刻崛?，而且根據(jù)工程樁情況，把相關(guān)信息輸入，根據(jù)工程進(jìn)度，可以把樁成孔深度、成孔時間、樁實(shí)際澆筑量等信息及時錄入，實(shí)現(xiàn)工程信息梳理與歸集，為建設(shè)項(xiàng)目大數(shù)據(jù)奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

運(yùn)用BIM思維，在勘探結(jié)束后可直由接勘探單位建立巖層模型，交與設(shè)計，進(jìn)行樁的設(shè)計。由于建模的可視化特點(diǎn)，能夠直觀反映高程點(diǎn)的情況，避免了平面出現(xiàn)錯誤點(diǎn)而帶來的影響，優(yōu)化了工作流，比傳統(tǒng)純手工計算得出的數(shù)據(jù)具有更快傳遞與理解的效果。就目前探索的應(yīng)用情況而言，尚存在導(dǎo)出的地形與樁的入巖層位置標(biāo)高尚不能通過參數(shù)化實(shí)現(xiàn)一鍵完成，需要在三維狀態(tài)下進(jìn)行手動點(diǎn)擊標(biāo)注。