BIM技術(shù)在土方開挖過程中的應(yīng)用研究

閆晶晶 高濤濤

基金項(xiàng)目：2018年度重慶市高等教育教學(xué)改革研究。項(xiàng)目名稱：基于 BIM 技術(shù)的《道路工程施工技術(shù)》課程的改革與實(shí)踐（項(xiàng)目編號(hào)：183316）。

摘要： 隨著高等科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們對(duì)生活和工作效率要求的不斷提高，現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用已逐漸成為社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在土方工程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，BIM技術(shù)的使用和推廣在極大程度上提高了土方開挖的質(zhì)量和效率。本文基于BIM技術(shù)的基本概念和應(yīng)用特點(diǎn)，著重分析在土方工程中的應(yīng)用，同時(shí)也為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供了新的思路。

關(guān)鍵詞： 研究熱點(diǎn);工作效率;各個(gè)領(lǐng)域

【中圖分類號(hào)】TU74【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1674-3733（2020）12-0050-01

由于現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)的應(yīng)用已涵蓋了許多生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，建筑工程中的信息管理已成為研究的重點(diǎn)。城市建設(shè)首先要重視的就是土方工程，這與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，與此同時(shí)，BIM技術(shù)對(duì)于提高城市建設(shè)的效率和質(zhì)量非常重要。

1BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是在工程施工領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注的一種系統(tǒng)技術(shù)，它可以在工程施工過程的特定時(shí)期內(nèi)集成多種信息資源，并通過可視化、模擬以及協(xié)調(diào)的方法來實(shí)現(xiàn)建筑模型的優(yōu)化。通過BIM技術(shù)，還可以獲取精確的大開挖土方的總工程量。結(jié)合土方工程量，施工單位能夠更好地設(shè)計(jì)施工組織，而相關(guān)造價(jià)工作人員就能夠計(jì)算出更精確的土方工程總造價(jià)。

2BIM技術(shù)在土方開挖中的特點(diǎn)

2.1立體可視化。

與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)相比，BIM技術(shù)最常見的優(yōu)勢(shì)是三維可視化。然而現(xiàn)階段大部分工程人員只依靠自身的經(jīng)驗(yàn)，來規(guī)劃各種土方施工作業(yè)計(jì)劃。依據(jù)土的種類，來設(shè)置土方放坡參數(shù)、留設(shè)工作面，可以放坡的即放坡，無法放坡的便進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在以前僅靠土方施工專業(yè)技術(shù)人員積累的工程實(shí)踐技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，但目前通過BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，完全可以可視化完成或是執(zhí)行土方施工的具體情況。在整體的放坡階段，可以隨時(shí)從土質(zhì)情況出發(fā)，來調(diào)節(jié)、改變具體的開挖方式。同時(shí)，提供相當(dāng)精確的可視三維模型，能和土方建安各自的作業(yè)人員一起，精確地做好技術(shù)交底工作，摒棄以往的僅憑想象，發(fā)展至當(dāng)前的準(zhǔn)確化三維可視化模型。

2.2模擬結(jié)構(gòu)。

土方工程本身是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的工程項(xiàng)目，每個(gè)環(huán)節(jié)都有復(fù)雜的關(guān)系。設(shè)計(jì)鏈接的次要問題會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)施工的質(zhì)量。BIM技術(shù)可以預(yù)先計(jì)劃和模擬工程施工活動(dòng)，確定總體設(shè)計(jì)和施工計(jì)劃的可行性，幫助技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中潛在的問題，BIM技術(shù)基于邏輯算法構(gòu)建各種施工計(jì)劃。同時(shí)還可以進(jìn)行合理地比較和分析，以確定最佳的施工計(jì)劃。

2.3建材統(tǒng)計(jì)。

BIM技術(shù)可以估算在施工期間使用的建筑材料，從而最大程度地降低材料成本并提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)，結(jié)合BIM的模型技術(shù)，將施工工地的大小相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，BIM模型會(huì)自動(dòng)與之模擬匹配，以最大程度地恢復(fù)工地場(chǎng)景。與二維設(shè)計(jì)模型相比，BIM技術(shù)可以估算工程項(xiàng)目的規(guī)模，從而為土方工程的成本管理和預(yù)算管理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3BIM技術(shù)在土方工程施工中的應(yīng)用

3.1三維建模分析。

通過BIM技術(shù)，可以很便捷地預(yù)覽、查看模型，并將大幅提高測(cè)量精度，進(jìn)而更好地進(jìn)行土方計(jì)量，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)土方工程各個(gè)施工環(huán)節(jié)中的不足，從而完善土方施工設(shè)計(jì)方案。如此一來，就可以極大地方便施工作業(yè)，節(jié)省施工人力投入乃至總成本，進(jìn)而推動(dòng)土方施工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2應(yīng)用BIM技術(shù)檢查土方上口碰撞。

現(xiàn)階段，很少有BIM工程師密切關(guān)注土方上口具體的碰撞檢查，這實(shí)際上屬于BIM的建筑應(yīng)用亮點(diǎn)之一。完全可以結(jié)合土質(zhì)條件、具體的開挖方式，來準(zhǔn)確確定好獨(dú)立基礎(chǔ)下規(guī)模不大的土方基坑開挖、具體的放坡系數(shù)以及留設(shè)工作面。但就上口形狀，卻需要經(jīng)由計(jì)算才能解決好，判斷獨(dú)立相鄰的基坑上口有沒有碰撞，則需要計(jì)算來完成。借助BIM技術(shù)，能便捷地解決好以上問題，利用三維可視化施工能很快判斷出上口究竟有沒有碰撞。

3.3應(yīng)用BIM技術(shù)開挖土方。

借助BIM技術(shù)，結(jié)合標(biāo)高、土方的網(wǎng)格分割，還能很便捷地進(jìn)行土方開挖工程的施工。當(dāng)完成所有的設(shè)置后，通過調(diào)整完的三維土方施工方案，只要一鍵就能夠生成具體的土方開挖施工圖，進(jìn)而便于現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員隨身攜帶并加以使用。

3.4應(yīng)用BIM技術(shù)導(dǎo)出土建模型、與現(xiàn)場(chǎng)其他BIM軟件做好交互。

先導(dǎo)出以上成果，并形成PDS文件，再向LUBAN.BE上傳，便能瀏覽并投入使用獲得的數(shù)據(jù)了。以上這些不同于傳統(tǒng)的常見CAD圖，不但是一個(gè)相當(dāng)大的數(shù)據(jù)包，同時(shí)可以交互使用同一專業(yè)以及不同專業(yè)。這樣便能提供給級(jí)別層次、種類不一樣的工程技術(shù)工作人員，各類的專業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)資料，并以此來給工程技術(shù)搭建一個(gè)精細(xì)化的專業(yè)管理平臺(tái)。

4BIM技術(shù)在土方工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

4.1可視化突出。

BIM技術(shù)中可視化是最為突出的一項(xiàng)性能，通過建立的3D模型來對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)具體的施工狀況進(jìn)行模擬，使得使用者能夠清晰了解開挖各階段場(chǎng)地的變化以及開挖完成后整個(gè)場(chǎng)地情況，更直觀也方便各參建方參與土方施工方案的評(píng)判和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能存在環(huán)境危險(xiǎn)因素的預(yù)判。

4.2信息集成高。

BIM技術(shù)不是簡(jiǎn)單的三維模型，該模型內(nèi)儲(chǔ)存著地形的各項(xiàng)相關(guān)信息。土方開挖過程模擬的同時(shí)可以實(shí)時(shí)計(jì)算每個(gè)階段的出土方量的具體數(shù)值。在同一空間狀態(tài)中管線和土方工程的信息同時(shí)存在，更加貼合真實(shí)的工程場(chǎng)地。

4.3靈活度高運(yùn)用。

BIM技術(shù)能夠依據(jù)基坑支護(hù)形式、不同放坡要求以及預(yù)留土方等有選擇地來建立開挖計(jì)算模型。并在提前計(jì)算好設(shè)計(jì)標(biāo)高后，不管是多復(fù)雜的地形變化都能夠有效計(jì)算土方開挖量的大小。

4.4延伸性好。

土方開挖后模型的建立完成與后期基礎(chǔ)和主體結(jié)構(gòu)建立形成整體，將建筑BIM技術(shù)研究放寬至整個(gè)壽命周期，也方便增加使用者對(duì)建筑與周圍的環(huán)境進(jìn)行綜合性的勘測(cè)以及評(píng)判。

5結(jié)束語

綜上所述，在土方工程的整個(gè)施工過程中，BIM技術(shù)具有相當(dāng)顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)?？偟膩碚f，應(yīng)用BIM技術(shù)，可以很便捷地預(yù)覽、查看模型，并將測(cè)量精度大幅提高，更好地進(jìn)行土方計(jì)量，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)土方工程各個(gè)施工環(huán)節(jié)中潛在的問題或是缺陷，從而更好地對(duì)土方施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。本文研究?jī)?nèi)容期望能啟發(fā)更多的人加深和拓寬BIM技術(shù)運(yùn)用的范圍，使BIM更加有力地為建筑業(yè)服務(wù)。進(jìn)而在極大地方便施工作業(yè)，節(jié)省施工人力投入乃至總成本，進(jìn)而推動(dòng)土方施工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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