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BIM技术在岩土工程中的应用研究李烨1

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：李烨1 沈凯瑞2 王小君3

[导读] 摘要：这几年BIM技术飞速发展，给建筑业带来的变革有目共睹，特别是在建筑、水电、设备和结构专业中效果显著，相比之下岩土工程专业上BIM应用尚处于起步阶段。

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        摘要：这几年BIM技术飞速发展，给建筑业带来的变革有目共睹，特别是在建筑、水电、设备和结构专业中效果显著，相比之下岩土工程专业上BIM应用尚处于起步阶段。现有BIM软件针对岩土工程需要而开发的功能模块有限，部分功能在BIM实现起来尚有一定的难度；但这并不代表BIM不适用于岩土工程，通过二次开发，软件升级等过程可以克服这些困难。本文通过对BIM在岩土工程中的运用进行的研究，证明BIM技术完全可以运用在岩土工程的多个领域中，并且具有以往传统方法所没有的优势。
        关键词：BIM；建筑信息模型；岩土工程；应用
        引言
        目前，在我国工程建设领域，已经不乏BIM技术的运用。总体上来讲，BIM技术在建筑、水电、设备和结构专业的应用时间相对较长。而BIM技术在岩土工程中的应用尚且不够成熟。因此，为了将BIM技术顺利的应用到岩土工程的实际项目中，还需要进行一番深入探究。
        1BIM技术概述
        对于岩土工程而言，BIM技术的应用给工程建设带来了巨大的推动作用。BIM在岩土工程的应用中，可借助其可视化特点，为岩土工程构建三维立体模型，直观、全面地展现岩土工程项目地质条件，使工程建设技术人员、施工人员对工程地质情况有着全面的了解。BIM技术在岩土工程中的应用还可以实现参数化处理效果，切实提升岩土工程设计、施工的针对性。BIM技术在岩土工程中还可以实现对岩土工程施工全过程的协调性调控，为工程参与人员提供工程建设各方面的信息，优化了工程建设各环节的协调，避免各施工单位之间出现信息盲区，减少了矛盾的出现，降低了工程缺陷的发生概率。此外，在岩土工程中BIM技术还可实现工程建设的仿真处理，在施工前夕模拟施工实施方案，便于技术人员发现工程中可能出现的问题，为现实中的工程建设提供参考借鉴。针对模拟方案中呈现中的问题，在实际施工之前做好预防措施，可避免发生施工问题，从而优化施工流程。
        2BIM技术在岩土工程中的应用
        2.1岩土工程勘察阶段的具体运用
        在岩土工程勘察上，建立三维地质模型是实际工程的运用中不可或缺的一个环节。利用BIM技术建立三维地质模型，不仅可以避免重构模型出现的差异，还可以更直观，更完整地将场地地质情况展示。以往的以柱状图、剖面图与钻孔平面信息为基础构建的地质模型过于粗略，容易出现人为错误。而利用BIM技术建立三维地质模型在一般工民建项目中非常实用，且借助软件建立实现起来也不会过于繁琐。纵观一般工民建项目的三维地质模型，其实现方法有许多种。一般情况下，在现有BIM平台中实现三维地质建模，需要考虑工程的概况进行选择。在众多建模方法中，有两种相对简单的建模方法，第一个是利用Civil3D最新的曲面建模，第二个是利用Ｒevit平台中构建楼板的功能模拟地层的方法建模。以第一个建模方法为例，需要导入每个地层的层顶标高和坐标，得出三维的曲面数据→由曲面之间的相互关系生成每层土（岩）层实体→进行布尔运算→对基坑开挖进行模拟。
        2.2岩土设计阶段的具体运用
        在岩土工程设计上，运用BIM技术，具体有三项用途：其一，进行碰撞检测。岩土工程中进行碰撞检测的目的是验证预先设计方案的合理性。利用BIM技术进行碰撞检测可以减少设计错误，避免成本浪费。以桩基础与持力层模型进行碰撞检测为例，就能及时调整桩长，以减少设计失误，确保桩长既满足设计要求，又确保桩长选用最经济的方案。其二，利用BIM平台强大的建模，能够实现三维可视化与快速出图。岩土工程设计中，基坑设计至关重要。

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借助三维模型能够展示基坑设计方案最终建成后的效果和整体的设计意图，方便技术人员调整不恰当之处另外，由于模型中附带材质，视觉效果直观，因而要修改设计方案也非常便利。其三，运用BIM技术可实现与其他专业联合设计。三维可视化模型使得建筑的多专业之间的联通与配合更加密切，避免了平面图纸设计带来的不便。
        2.3岩土施工阶段的具体运用
        在岩土施工中，利用BIM技术能够进行施工动态模拟。在岩土工程中借助软件实现施工动态模拟，岩土工程项目负责人就能够掌握整个工程的施工进度。同时，还能合理的调配资源，保证项目质量安全。BIM技术在岩土工程施工上的运用，一则能够帮助施工方进行统一的管理和控制；二则能够优化和改善原有的施工方案。其中，优化和改善原有的施工方案于岩土工程施工而言，是至关重要的。优化后的施工方案，就能够省去一些复杂的施工步骤。另外，BIM模型可以将复杂的钢筋布置建模，这是指导复杂的钢筋混凝土结构节点的关键所在。由此就能够验证施工的准确性，避免施工的质量出现问题。在施工阶段应用BIM技术，BIM模型的虚拟建筑和实际的施工或管理现场就是操控现场施工。另外，在现场跟踪中，激光扫描、GPS移动通讯、ＲFID和互联网等技术结合工程项目的BIM模型就能够达到两项目的：其一，保证施工期间不产生重大事故，避免发生火灾等不良事件；其二，提供准确、直观的BIM数据库.
        2.4岩土工程中BIM软件的运用
        BIM并不是一个软件的事，严格地说BIM不是一类软件的事，而且每一类软件的选择也不止是一个产品。要充分发挥BIM价值为项目创造效益，涉及常用的BIM软件数量就有十几个到几十个之多。这对技术人员的软件熟悉程度和操作能力有着较高的要求，合理选择BIM软件，通过不同的软件组合实现理想的工程目的成为关键。
        2.5参数化构件的制作与积累
        参数化构件是BIM模型的基础，在Revit中也叫族库。Revit族库就是把大量Revit图元赋予特性、参数等属性，并分类归档以数据库的形式保存。岩土工程不同于建筑和结构工程，有很多图元须另外制作，随着项目的开展和深入积累一套自己独有的族库对企业自身BIM的推广和发展有很重要的作用。在以后的工作中，这些族库数据可直接被调用，根据实际情况修改参数，便可以提高工作效率。可以说Revit族库是一种无形的知识生产力，族库的质量，是岩土工程企业核心竞争力的一种体现。
        2.6根据工程需要进行二次开发
        市场上尚未有针对岩土工程所开发的BIM软件，现有岩土工程的很多应用都无法实现，故根据项目需要对BIM做二次开放是十分必要的。基本上每个BIM软件都提供了应用程序编程接口，外部程序可通过API操纵和访问软件。通过编写一段程序可以实现用点击菜单命令的方式能达到设计的目的；设定一些参数条件筛选图元进行分析计算；编写平台没有的计算公式；根据现有出图标准修改出图方式等；通过二次开发非但可以提高工作效率，也可以实现原软件达不到的效果，拓宽BIM在岩土工程中的应用。
        结语
        BIM技术是现阶段岩土工程上一大重要技术，运用BIM技术就能够使得岩土工程的勘察环节、设计环节、施工环节以及监测环节大大受益。由此，岩土工程实现协同合作的目标也就更进一步。同时，利用BIM技术建立三维可视化模型对于提高岩土工程质量很有帮助。因此，当前在岩土工程中要重视BIM技术的应用，做好相应的人员培训、开发软件、硬件升级等工作，以此推动BIM技术在建筑业的拓展应用。
        参考文献：
        [1]何建春.地质体三维空间形态隐式模拟的若干技术研究[D].长沙：中南大学，2011.
        [2]胡二潘，周庆英.基于建筑信息模型（BIM）的费用控制与进度控制[J].城市建设理论研究•电子版，2013（16）：215~211.
        [3]杨敏．BIM技术在深基坑工程中的应用探讨［A］．2014年全国工程地质学术大会论文集［C］．2014