BIM 技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

覃金東

（南寧市勘測設(shè)計院集團有限公司，廣西 南寧 530022）

0 引言

BIM 建筑信息模型(Building Information Modeling)于21 世紀被提取首字母“BIM”命名使用。Autodesk 公司于2009 年提出，BIM 技術(shù)主要目的是通過一個可以覆蓋整個建筑工程設(shè)計項目全生命周期的信息數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)各個工程階段（包括機械工程）、以及不同建筑行業(yè)之間的信息數(shù)據(jù)庫和信息共享系統(tǒng)相互集成和信息資源共享。也可以說BIM 記錄工程全生命周期的數(shù)據(jù)，是一個動態(tài)變化的過程，具有可視化、協(xié)同性、模擬性、優(yōu)化性的諸多特點[1]。巖土工程中所開展的勘察工作內(nèi)容相對較多，工程復(fù)雜程度較高，涉及力學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)等學(xué)科知識。尤其是BIM 技術(shù)的運用能對巖土工程建設(shè)安全性、穩(wěn)定性有著直接影響[2]。在前期巖土工程勘察階段中，主要以傳統(tǒng)勘察方法為主，但由于受技術(shù)、設(shè)備等限制，勘察精準存在不足，這對巖土工程勘察也有負面影響。在巖土工程施工中要做好勘察工作，必須運用更有效的BIM 技術(shù)，獲取精準有效的數(shù)據(jù)與信息，為巖土工程施工開展提供更技術(shù)保障。

1 BIM 技術(shù)在巖土工程施工中的運用意義

在傳統(tǒng)巖土工程勘察中主要以鉆探施工為主，但是受到工程技術(shù)快速發(fā)展的影響，對巖土工程勘察要求明顯提升，傳統(tǒng)鉆探技術(shù)已經(jīng)難以滿足工程施工要求。因此就需要引入多樣化BIM 技術(shù)，確保勘察工作的專業(yè)性，為施工設(shè)計、建設(shè)等工作開展提供技術(shù)支持。在勘察階段中需要使用各類型小型新式儀器設(shè)備，因設(shè)備有著輕便小巧等特點，能夠提升施工操作便捷性，進而降低勘察工作量[3]。但是這種勘察方式會對周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的破壞性，在BIM 技術(shù)的使用下不僅可以提升測量精準性，同時也可以保障數(shù)據(jù)結(jié)果的準確性，避免對周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，及時完成勘察任務(wù)。

2 BIM 技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

2.1 BIM＋GIS 及融合北斗定位數(shù)據(jù)在勘察管控中的應(yīng)用

2.1.1 限定位置區(qū)域預(yù)警

在實際的航道工程勘察野外工作中，實施水域鉆探作業(yè)易受周邊環(huán)境和惡劣氣象影響，勘探作業(yè)船會出現(xiàn)偏離限定位置區(qū)域的情況，導(dǎo)致水域鉆孔位置不正確，以致影響工程質(zhì)量?？赏ㄟ^設(shè)置限定位置區(qū)域的電子圍欄，再基于BIM+GIS 技術(shù)對北斗∕GNSS 定位數(shù)據(jù)進行融合，進而直觀形象地判斷出勘探船舶是否處于電子圍欄中，并通過GPRS 傳輸定位數(shù)據(jù)通知后臺，使相關(guān)人員及時獲取勘探船舶偏離信息，提升預(yù)警能力。

2.1.2 基于BIM 的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)聯(lián)動

為了加強勘察項目質(zhì)量管理，保證工作的正確性、完整性，往往需要歸集勘察項目整個作業(yè)周期的技術(shù)質(zhì)量文檔，并按質(zhì)量管理要求通過表格、圖紙、文檔等方式存儲。基于BIM 在信息承載、傳遞、共享等方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)模型與技術(shù)、質(zhì)量等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)聯(lián)動，可直觀有效地追溯項目實施過程中涉及的技術(shù)質(zhì)量信息，不斷滿足勘察技術(shù)人員對于數(shù)據(jù)綜合分析、信息服務(wù)的高要求，如圖1 所示。

圖1 多技術(shù)數(shù)據(jù)綜合展示

2.2 數(shù)字勘察

（1）明確數(shù)字化轉(zhuǎn)型是“一把手”工程。須站在較高的戰(zhàn)略視野，從全局出發(fā)，制定轉(zhuǎn)型的頂層架構(gòu)，同時保證架構(gòu)的靈活性和演進能力，并結(jié)合行業(yè)規(guī)律和自身商業(yè)模式，選擇適當?shù)那腥朦c和優(yōu)先級，從核心問題上尋求突破，循序漸進，穩(wěn)步實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。（2）要以為客戶創(chuàng)造價值為導(dǎo)向。要時刻圍繞客戶的需求并為客戶創(chuàng)造價值，重新梳理客戶的需求及流程，以創(chuàng)造性的、高效的數(shù)字化思維和手段幫助客戶解決問題。（3）以產(chǎn)業(yè)生態(tài)數(shù)字運營平臺為抓手。通過平臺賦能集聚生態(tài)、連接產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)業(yè)運營，打造虛擬經(jīng)濟與實體產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)新生態(tài)，構(gòu)建數(shù)字勘察、數(shù)字測繪、數(shù)字巖土、數(shù)字交通、數(shù)字化工、數(shù)字冶金、數(shù)字水利水電等產(chǎn)業(yè)新生態(tài)。（4）加大經(jīng)營創(chuàng)新。走出“為設(shè)計而設(shè)計”的傳統(tǒng)經(jīng)營模式，以數(shù)字設(shè)計牽頭，向咨詢、工程建造、運營管理環(huán)節(jié)衍生，并形成設(shè)計與資本的多重業(yè)務(wù)組合，推動業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新，形成數(shù)字設(shè)計、項目管理、工程咨詢、總承包綜合業(yè)務(wù)，以橫向一體化和縱向一體化的方式進行業(yè)務(wù)的拓展。

2.3 BIM 技術(shù)在靜壓管樁工程中的應(yīng)用

為提高現(xiàn)場施工的科學(xué)化、合理化，利用BIM 技術(shù)的可視化理念，展示各個施工階段的施工工序做法。利用三維場平模型模擬靜壓管樁機的移動路徑、材料堆放等進行規(guī)劃，減少靜壓管樁機的轉(zhuǎn)移次數(shù)，提高項目工作效率。將高強度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁以承臺為單位進行分塊施工制作項目單項工程進度計劃，利用Navisworks 軟件展示每日的工期進展，直觀了解項目現(xiàn)場的施工進度情況，合理調(diào)配資源，滿足計劃工期。通過Revit 模型創(chuàng)建各施工節(jié)點模型的方式，使項目管理人員和現(xiàn)場施工人員更加直觀了解高強度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工工藝。為直觀表達靜壓管樁施工的流水，進一步起到技術(shù)在施工中指導(dǎo)的作用[4]。通過Revit 軟件創(chuàng)建的場布模型，利用施工場布判斷靜壓管樁流水情況，提高場地利用率。結(jié)合Power-Point 軟件和AE 軟件制作交底圖片和視頻，通過箭頭及串聯(lián)的線段直觀展示現(xiàn)場靜壓管樁施工流水過程，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供直觀參照，如圖2 所示。

圖2 管樁施工過程模型

2.4 對勘察與設(shè)計的關(guān)系進行有效協(xié)調(diào)

為了強化提升巖土工程的勘察設(shè)計工作質(zhì)量，需要對勘察設(shè)計和勘察工作之間的關(guān)系進行有效協(xié)調(diào)?；谛畔⒓夹g(shù)手段的實際應(yīng)用，把勘察設(shè)計和勘察工作相關(guān)內(nèi)容串聯(lián)起來，技術(shù)工作者則要遵照數(shù)據(jù)資料，于數(shù)據(jù)庫當中進行設(shè)計過程的收集與整理[5]?；谌S形式的勘察結(jié)果和巖土工程勘察設(shè)計、施工的有機整合，達成巖土工程勘察設(shè)計和施工一體化的發(fā)展目標，使用三維勘察成果的巖土工程勘察、設(shè)計一體化，通過三維勘察成果的實際應(yīng)用，整合應(yīng)用BIM 技術(shù)手段，把巖土工程的傳統(tǒng)勘察設(shè)計模式轉(zhuǎn)變成為各種專業(yè)技術(shù)深度協(xié)同的一體化模式，使數(shù)據(jù)達成高度共享的目標，所有專業(yè)穿插地開展勘察設(shè)計施工作業(yè)等相關(guān)工作。以便于對輸出成果的管理與查詢，將此模式同傳統(tǒng)模式進行對比，有效強化巖土工程勘察、設(shè)計、施工作業(yè)的精準性、合理性以及有效性，壓縮所有專業(yè)之間進行交流與溝通的成本，如圖3 所示。

圖3 勘察、設(shè)計、施工一體化展示

2.5 施工形象進度展示與資源調(diào)配

通過Revit 軟件和Navisworks 軟件聯(lián)動，將三維模型導(dǎo)入Navisworks 軟件，將進度計劃的開始時間、計劃結(jié)束時間錄入。施工過程中，通過實時錄入實際開始時間、實際結(jié)束時間，直觀展示現(xiàn)場進度和體現(xiàn)施工進展情況。對于發(fā)生施工工期滯后的情況時，可以做到實時知悉，實時更進。

3 BIM 技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用效果

以紙坊1 號隧道工程為例，使用地理信息采集軟件、三維地質(zhì)建模軟件兩個軟件體系，展示BIM 技術(shù)在實際生產(chǎn)中的顯著效果。通過傾斜攝影、無人機航拍采集原始地形數(shù)據(jù)，經(jīng)ContextCapture 軟件處理后，形成洞口范圍內(nèi)三維傾斜攝影模型，開展高陡邊坡危巖落石的調(diào)查，共查明危巖落石群14 處，并開展洞口地質(zhì)災(zāi)害評價：暴雨工況下，可能誘發(fā)小規(guī)?？逅?如圖4 所示。結(jié)合地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、不良地質(zhì)現(xiàn)象、各類勘探/測試/取樣點位置的三維數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)，生成三維地質(zhì)模型，預(yù)判可能出現(xiàn)的破碎帶、涌水、塌方位置，提前準備了安全預(yù)案,如圖5、6 所示。

圖5 地下水位分布二維熱力圖

圖6 隧道圍巖模擬圖

4 結(jié)語

巖土工程項目建設(shè)過程中綜合運用BIM 技術(shù)已經(jīng)成為了當前比較重要的一個發(fā)展趨勢，這種BIM技術(shù)的應(yīng)用在巖土工程項目的各個階段都能夠發(fā)揮出較強作用價值。BIM 技術(shù)在中國巖土工程施工建設(shè)中被廣泛應(yīng)用，巖土工程施工建設(shè)中的BIM 技術(shù)是建筑行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要體現(xiàn)。為了強化提升巖土工程的施工質(zhì)量與成效，一定要全面落實巖土工程的BIM 技術(shù)，同時于實際工作中遵照實際情況進行創(chuàng)新改進，以此強化提升巖土工程勘察BIM 技術(shù)管理工作的目標。