BIM技術(shù)在巖土工程勘察的應(yīng)用

吳吉

【摘要】近幾年 BIM 技術(shù)飛速發(fā)展，帶來的變革有目共睹，在應(yīng)用過程中彰顯出巨大價值，尤其在水電、建筑、機械設(shè)備等領(lǐng)域凸顯出明顯的優(yōu)勢，但 BIM 技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用仍處于起步階段。 當(dāng)前，巖土工程的質(zhì)量管理體制尚不完善，BIM 技術(shù)在其他領(lǐng)域取得的顯著成果可以為其在巖土工程中的應(yīng)用提供些許借鑒，從而有效促進巖土工程的發(fā)展。 文章就 BIM 技術(shù)在巖土工程設(shè)計、施工監(jiān)測中的應(yīng)用展開探討，并指出要想在巖土工程中得到更好的應(yīng)用，BIM 技術(shù)還需要做出與之相適應(yīng)的改進。

【關(guān)鍵詞】巖土勘察;巖土工程;技術(shù)發(fā)展

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.28.090

BIM 技術(shù)最早應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，主要通過形象的三維立體模型來呈現(xiàn)直觀視覺感受，使人們了解建筑結(jié)構(gòu)和預(yù)期效果。此外，BIM 技術(shù)在水電工程、設(shè)備設(shè)施、結(jié)構(gòu)學(xué)等領(lǐng)域也具有重要的實用價值，且有著較長的發(fā)展歷程。近年來，隨著計算機軟件和硬件技術(shù)的快速發(fā)展，巖土工程的相關(guān)技術(shù)也不斷發(fā)展，將 BIM 技術(shù)運用在巖土工程中，使工程技術(shù)得到較大提升。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，大量基礎(chǔ)設(shè)施工程在等待開發(fā)和建設(shè)，急需完善巖土工程相關(guān) BIM 技術(shù)的整體設(shè)計。這主要是因為 BIM 軟件的開發(fā)沒有結(jié)合巖土工程專業(yè)的特點，需要結(jié)合起來進行針對性的設(shè)計，合理提升 BIM 技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用水平。

1、巖土工程勘察中常見的問題分析

1.1信息勘察技術(shù)運用存在問題

巖土工程勘察工作中，對于勘察技術(shù)的依賴性非常大，如果能夠使用先進的勘察技術(shù)，不僅能夠保障勘察的效率，還能夠有效避免勘察誤差，提高勘察數(shù)據(jù)的準確性與完整性。事實上，在當(dāng)前的巖土工程勘察過程中，一些勘察單位采用的勘察技術(shù)相對比較落后，難以利用先進的勘察技術(shù)來獲得完整、準確的勘察數(shù)據(jù)，再加上缺乏信息化技術(shù)的應(yīng)用，使得巖土工程勘察難以在工程項目中發(fā)揮其作用?，F(xiàn)階段，市場上出現(xiàn)了很多的勘察軟件與信息技術(shù)，只有加強這些軟件、技術(shù)之間的協(xié)調(diào)性與配合性，方可保障巖土工程勘察的有效性。信息勘察技術(shù)的滯后性是當(dāng)前巖土工程勘察領(lǐng)域存在的普遍性問題，在未來的發(fā)展中需要加強對信息勘察技術(shù)的應(yīng)用。

1.2勘察測試手段問題

在實際勘查工作中，如果不能詳細了解不同勘查方法的差別及對應(yīng)的勘察方案，會直接影響勘查工作的精準性，后續(xù)測查的數(shù)據(jù)也會存在一定的偏差，對于施工期不到任何科學(xué)性的參考價值。假如在勘察過程中，不定期標定靜力觸探裝備，對其貫入的速率缺乏合理的控制;甚至有些工作人員會不加分辨全部都用靜力觸探進行相關(guān)工作;在進行標準貫入實驗過程中，如果不檢查之前孔底廢土是否清理干凈，會影響檢測結(jié)果。在實際工作中，巖土工程勘察的工序比較復(fù)雜，需要結(jié)合實際情況選擇適合的方案方法，站在整體的角度結(jié)合多元化的發(fā)展態(tài)勢，選擇有針對性的勘察方法開展具體工作。

1.3三維地質(zhì)建模

與三維建造構(gòu)筑物建模相比，三維地質(zhì)建模是建立在地質(zhì)體和地質(zhì)信息基礎(chǔ)上的，而對地質(zhì)體的認識，則是多種調(diào)查手段、勘探方法獲取各種地質(zhì)信息的匯總，即綜合地質(zhì)信息。三維地質(zhì)建模的總體思路是從點到線、面、體的空間發(fā)展延伸理念，其模型反映的是客觀自然的巖土層分布狀況，但實際中環(huán)境中地層空間分布往往不規(guī)則，大量的巖土層和透鏡體分布給三維建模帶來了很大的困難，不光需要依靠鉆孔數(shù)據(jù)、地質(zhì)界線等原始數(shù)據(jù)，還需要進行科學(xué)的空間插值，雖然現(xiàn)在市面上已經(jīng)有能夠處理巖土層剪滅和透鏡體建模問題的三維建模軟件，但是其建模方法繁瑣，建模過程中伴隨一定的人工修改工作，效率不高。

1.4勘察過程缺乏監(jiān)管

針對巖土勘察作業(yè)，需要加強監(jiān)督管理，嚴格把控勘察質(zhì)量，確保巖土勘察為巖土工程技術(shù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。然而目前巖土勘察工作監(jiān)督力度不足，對于巖土勘查工作缺乏驗收管理。缺乏對關(guān)鍵部分的驗收考察?？辈檫^程中，部分單位為節(jié)約勘查成本，縮短勘察周期，勘察數(shù)據(jù)存在弄虛作假的情況，影響了工程建設(shè)質(zhì)量。

2、BIM技術(shù)在巖土工程勘察的應(yīng)用

2.1巖土工程勘察階段的具體運用

建立三維地質(zhì)模型的方法多種多樣，其中操作最為便捷的是建模方式有兩種：第一種是根據(jù)原始勘察的點數(shù)據(jù)源以構(gòu)建樓板的功能模擬地層直接建模，如觀測點產(chǎn)狀、巖性、構(gòu)造信息，鉆孔、探坑分層信息，試驗和原位測試成果等。以理正三維地質(zhì)軟件為例，生成模型時，需要依次導(dǎo)入鉆孔數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、剖面數(shù)據(jù)等原始數(shù)據(jù)，然后以此為基礎(chǔ)開始建模，因為三維模型建模時布爾運算的要求，輸入的剖線連線方式與巖土工程師傳統(tǒng)的連線方式有一定區(qū)別，剖面數(shù)據(jù)需要按照布爾運算的要求進行修改，工作程序相對繁瑣，效率較低。第二種方法是利用二維線狀成果構(gòu)造地質(zhì)層面，完成體建模，此法是基于平、縱、橫地質(zhì)剖面，首先將二維平面與剖面的地質(zhì)界線進行三維空間投影換算，并在三維空間進行地質(zhì)屬性匹配，配合其他輔助剖面等信息，完成地質(zhì)層面建立。建立建模之后再以任意剖切的方式將三維地質(zhì)模型分割，就可以展現(xiàn)出對應(yīng)的地質(zhì)剖面圖，另外，三維地質(zhì)模型生成后，其每個圖元中都附帶有詳細的屬性信息。應(yīng)用時，通過對地質(zhì)剖面圖的分析就能夠充分了解項目基坑支護結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)底面處相應(yīng)標高處的地質(zhì)情況，進而根據(jù)實際的地質(zhì)情況優(yōu)化設(shè)計出最為合理的施工方案。

2.2加強市場的管理與督導(dǎo)

在實際工作中，要認真落實規(guī)范化工作流程，保證按照勘察、設(shè)計、施工的先后順序進行。要認真檢查勘察合同及綱要，強化勘察現(xiàn)場的監(jiān)督和管理，避免虛報數(shù)據(jù)，掌握勘察工作的準確性和真實性。認真落實勘察報告中對于數(shù)量、穩(wěn)定性的審查，加大對數(shù)據(jù)分析、選型論證方面的檢查力度，強化結(jié)果建議的檢查，強強把關(guān)，特別強調(diào)意見的合理性。提高政府及職能部門在這方面的管理和溝通，構(gòu)建良好的競爭環(huán)境，推進工程建立制度順利落實。

2.3采用先進的巖土工程勘察技術(shù)

工程項目中巖土工程勘察發(fā)揮著越來越重要的作用。要有效提升巖土工程勘察的有效性與準確性，必須加強先進勘察技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合勘察現(xiàn)場的具體情況，選擇最為先進的勘察技術(shù)。在巖土工程勘察時，為了避免勘測點隨意布置所造成的勘察問題，可以采用克里格法;在巖土工程的勘察分析過程中，可以將多道瞬態(tài)面波勘探技術(shù)與高密度電法結(jié)合起來，在保障勘察效率的同時提高勘察結(jié)果的準確性;如果要保障地基承載力特征值的科學(xué)性，一般通過回歸分析法來實現(xiàn)。總之，在當(dāng)前工程技術(shù)水平逐步提高的過程中，巖土工程勘察技術(shù)也逐步發(fā)展，信息化、智能化是主要的發(fā)展方向。

2.4建立完善的巖土勘察監(jiān)理機制

勘察監(jiān)理機制是保證巖土工程順利建設(shè)的前提。因此，需要完成規(guī)范的巖土勘察監(jiān)理機制。完善勘查工作計劃，為勘察工作順利進行提供保障。通過勘察監(jiān)理機制，能夠提升勘察數(shù)據(jù)及報告的完成，對于整個勘查過程進行細致的監(jiān)管?？辈毂O(jiān)理機制需要建立統(tǒng)一的管理標準，對勘察內(nèi)容、勘察人員、勘察實施以及勘察安全管理進行系統(tǒng)的管控，同時為提升勘察質(zhì)量，要嚴控勘查周期，保證勘察工作量分配的合理性。要考慮勘查過程中出現(xiàn)的突發(fā)情況，針對勘察對象加強應(yīng)急預(yù)案處理，提升突發(fā)狀況控制及處置能力。加大勘查數(shù)據(jù)審核及監(jiān)控力度，嚴格把關(guān)勘查流程，對于所得的數(shù)據(jù)資料進行系統(tǒng)的核實，關(guān)注資料邏輯性?？辈毂O(jiān)理機制，除保證專業(yè)質(zhì)量、控制勘查模式及勘察資源以外，還要建立質(zhì)量監(jiān)管體系、勘查市場建設(shè)程序，以及完成巖土工程技術(shù)系統(tǒng)規(guī)范、嚴格執(zhí)行技術(shù)內(nèi)容，保證巖土工程有序開展，提高勘查工作數(shù)據(jù)的真實性。

2.5 BIM 技術(shù)在巖土工程監(jiān)測中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)改變了過去數(shù)據(jù)監(jiān)測簡報以數(shù)據(jù)圖表和表格來表達的形式，運用 BIM 三維立體技術(shù)把基坑的變形直觀地呈現(xiàn)出來。例如，運用 BIM 技術(shù)表達監(jiān)測數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，精準無誤地估算出基坑沉降變形量。通過將三維立體建模與插值法以及監(jiān)測點所處的位置信息相結(jié)合，計算和輸出沉降云圖，從而掌控各個監(jiān)測點的變形情況。另外，結(jié)合BIM 三維可視化技術(shù)和功能以及自動監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)測數(shù)據(jù)自動處理系統(tǒng)，能實時呈現(xiàn)整個場地的監(jiān)測變形情況，對相關(guān)工作人員而言意義重大，有利于及時了解和分析場地的變形趨勢，及時調(diào)整工作方案，高效完成工作，提升工作質(zhì)量。

3、巖土工程勘察質(zhì)量控制措施

3.1全面落實巖土勘察前期準備工作

巖土工程的勘察工作是集多種專業(yè)技術(shù)為一體的綜合工程，并且勘察過程中容易受到自然條件、勘察方式、勘察人員專業(yè)水平等多種因素的影響而將降低勘察結(jié)果的準確性，所以巖土工程勘察工作開展前，就需全面落實各項準備工作，從而為勘察工作的順利進行奠定基礎(chǔ)。首先，勘察技術(shù)人員需結(jié)合勘察工作實際明確相應(yīng)的規(guī)章制度，規(guī)范的勘察流程、標準的勘察規(guī)范等，并對整個工程項目進行全面客觀的分析，以此為落腳點制定切實可行的勘察工作計劃。其次有效協(xié)調(diào)各部門與各工種的工作關(guān)系，促使各部門和工種之間能夠高效協(xié)作，保障各工序能夠有效銜接，協(xié)調(diào)并進，為巖土勘察作業(yè)各工序規(guī)范有序的運轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件。最后，綜合考量巖土的基本性質(zhì)，科學(xué)選取最恰當(dāng)、最合理的勘察技術(shù)與方式，并選擇與之相匹配的勘察儀器、設(shè)備與輔助材料，這樣才能保障所采用的勘察技術(shù)最大限度的發(fā)揮作用，取得理想的勘察效果。

3.2做好地質(zhì)調(diào)繪工作

在整個巖土工程地質(zhì)勘察工作中，地質(zhì)調(diào)繪是一項最基礎(chǔ)的內(nèi)容，這項工作一般是在巖土工程的初步勘察當(dāng)中進行。地質(zhì)測繪的目的是對施工當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛惨约皫r石性質(zhì)、厚度、分布情況等進行詳細的計算分析，從而對施工地的巖層風(fēng)化程度進行科學(xué)的把握。總之，在巖土工程勘察過程中，要詳細了解擬訂施工場地的具體地質(zhì)條件，必須做好地質(zhì)測繪工作。地質(zhì)測繪也是所有了解場地地質(zhì)條件的相關(guān)技術(shù)中最為科學(xué)有效且經(jīng)濟的一種。因此，常在巖土工程地質(zhì)勘察工作中被采用。

3.3建立健全巖土工程勘察體系

隨著市場體制的深入推進，社會各行業(yè)的分工逐步走向精細化，為了更好的適應(yīng)時代發(fā)展，在巖土工程勘察過程中，必須嚴格落實責(zé)任制度。結(jié)合巖土工程勘察工作實際制定相應(yīng)的規(guī)章制度，完善各類行為規(guī)范，明確相關(guān)人員的職責(zé)權(quán)限，從而為巖土工程勘察工作的高效進行提供可靠保障。巖土工程勘察工作的開展要明確各部門、各人員的具體職責(zé)，只有將責(zé)任和目標具體細化到每一個人頭上，才能充分發(fā)揮各項規(guī)章制度的指導(dǎo)和約束作用。而規(guī)章制度在給勘察工作指導(dǎo)的過程中，要結(jié)合實際情況進行優(yōu)化和完善，只有這樣才能保障巖土工程勘察體系能夠滿足現(xiàn)代化巖土工程勘察工作的需要。

結(jié)語：

綜上所述，利用BIM技術(shù)可以最大程度上實現(xiàn)不同平臺之間的相互聯(lián)系，從而為巖土勘察工作奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，讓工作效率水平得到進一步提高。雖然我國的勘測技術(shù)已經(jīng)在不斷地優(yōu)化和發(fā)展，但是依舊存在很多的問題，需要在人才的培養(yǎng)方面投入更多的精力和物力，提升工作人員的專業(yè)技術(shù)水平和綜合能力，另外還要不斷地優(yōu)化硬件設(shè)施和軟件系統(tǒng)。在發(fā)展中找到不足之處，并且及時的解決，促進我國勘察事業(yè)更快速度更高質(zhì)量的發(fā)展。

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