覃金東

（南寧市勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)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(jì)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(gè)可以覆蓋整個(gè)建筑工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目全生命周期的信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工程階段（包括機(jī)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(gè)動(dòng)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(diǎn)[1]。巖土工程中所開展的勘察工作內(nèi)容相對(duì)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(shí)。尤其是BIM 技術(shù)的運(yùn)用能對(duì)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(zhǔn)存在不足，這對(duì)巖土工程勘察也有負(fù)面影響。在巖土工程施工中要做好勘察工作，必須運(yùn)用更有效的BIM 技術(shù)，獲取精準(zhǔn)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(yùn)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(duì)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?？辈旃ぷ鞯膶I(yè)性，為施工設(shè)計(jì)、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(diǎn)，能夠提升施工操作便捷性，進(jìn)而降低勘察工作量[3]。但是這種勘察方式會(huì)對(duì)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(zhǔn)性，同時(shí)也可以保障數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，及時(shí)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(shí)際的航道工程勘察野外工作中，實(shí)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(huì)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。可通過設(shè)置限定位置區(qū)域的電子圍欄，再基于BIM+GIS 技術(shù)對(duì)北斗∕GNSS 定位數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，進(jìn)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(tái)，使相關(guān)人員及時(shí)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(dòng)

為了加強(qiáng)勘察項(xiàng)目質(zhì)量管理，保證工作的正確性、完整性，往往需要?dú)w集勘察項(xiàng)目整個(gè)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(chǔ)。基于BIM 在信息承載、傳遞、共享等方面的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)模型與技術(shù)、質(zhì)量等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，可直觀有效地追溯項(xiàng)目實(shí)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(duì)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(shí)保證架構(gòu)的靈活性和演進(jìn)能力，并結(jié)合行業(yè)規(guī)律和自身商業(yè)模式，選擇適當(dāng)?shù)那腥朦c(diǎn)和優(yōu)先級(jí)，從核心問題上尋求突破，循序漸進(jìn)，穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。（2）要以為客戶創(chuàng)造價(jià)值為導(dǎo)向。要時(shí)刻圍繞客戶的需求并為客戶創(chuàng)造價(jià)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(yùn)營平臺(tái)為抓手。通過平臺(tái)賦能集聚生態(tài)、連接產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)業(yè)運(yùn)營，打造虛擬經(jīng)濟(jì)與實(shí)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(jì)而設(shè)計(jì)”的傳統(tǒng)經(jīng)營模式，以數(shù)字設(shè)計(jì)牽頭，向咨詢、工程建造、運(yùn)營管理環(huán)節(jié)衍生，并形成設(shè)計(jì)與資本的多重業(yè)務(wù)組合，推動(dòng)業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新，形成數(shù)字設(shè)計(jì)、項(xiàng)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(jìn)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(gè)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(jī)的移動(dòng)路徑、材料堆放等進(jìn)行規(guī)劃，減少靜壓管樁機(jī)的轉(zhuǎn)移次數(shù)，提高項(xiàng)目工作效率。將高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁以承臺(tái)為單位進(jìn)行分塊施工制作項(xiàng)目單項(xiàng)工程進(jìn)度計(jì)劃，利用Navisworks 軟件展示每日的工期進(jìn)展，直觀了解項(xiàng)目現(xiàn)場的施工進(jìn)度情況，合理調(diào)配資源，滿足計(jì)劃工期。通過Revit 模型創(chuàng)建各施工節(jié)點(diǎn)模型的方式，使項(xiàng)目管理人員和現(xiàn)場施工人員更加直觀了解高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工工藝。為直觀表達(dá)靜壓管樁施工的流水，進(jìn)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(duì)勘察與設(shè)計(jì)的關(guān)系進(jìn)行有效協(xié)調(diào)

為了強(qiáng)化提升巖土工程的勘察設(shè)計(jì)工作質(zhì)量，需要對(duì)勘察設(shè)計(jì)和勘察工作之間的關(guān)系進(jìn)行有效協(xié)調(diào)?；谛畔⒓夹g(shù)手段的實(shí)際應(yīng)用，把勘察設(shè)計(jì)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(dāng)中進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jì)、施工的有機(jī)整合，達(dá)成巖土工程勘察設(shè)計(jì)和施工一體化的發(fā)展目標(biāo)，使用三維勘察成果的巖土工程勘察、設(shè)計(jì)一體化，通過三維勘察成果的實(shí)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(jì)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(dá)成高度共享的目標(biāo)，所有專業(yè)穿插地開展勘察設(shè)計(jì)施工作業(yè)等相關(guān)工作。以便于對(duì)輸出成果的管理與查詢，將此模式同傳統(tǒng)模式進(jìn)行對(duì)比，有效強(qiáng)化巖土工程勘察、設(shè)計(jì)、施工作業(yè)的精準(zhǔn)性、合理性以及有效性，壓縮所有專業(yè)之間進(jìn)行交流與溝通的成本，如圖3 所示。

圖3 勘察、設(shè)計(jì)、施工一體化展示

2.5 施工形象進(jìn)度展示與資源調(diào)配

通過Revit 軟件和Navisworks 軟件聯(lián)動(dòng)，將三維模型導(dǎo)入Navisworks 軟件，將進(jìn)度計(jì)劃的開始時(shí)間、計(jì)劃結(jié)束時(shí)間錄入。施工過程中，通過實(shí)時(shí)錄入實(shí)際開始時(shí)間、實(shí)際結(jié)束時(shí)間，直觀展示現(xiàn)場進(jìn)度和體現(xiàn)施工進(jìn)展情況。對(duì)于發(fā)生施工工期滯后的情況時(shí)，可以做到實(shí)時(shí)知悉，實(shí)時(shí)更進(jìn)。

3 BIM 技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用效果

以紙坊1 號(hào)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(gè)軟件體系，展示BIM 技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的顯著效果。通過傾斜攝影、無人機(jī)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(píng)價(jià)：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(diǎn)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(zhǔn)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(xiàng)目建設(shè)過程中綜合運(yùn)用BIM 技術(shù)已經(jīng)成為了當(dāng)前比較重要的一個(gè)發(fā)展趨勢，這種BIM技術(shù)的應(yīng)用在巖土工程項(xiàng)目的各個(gè)階段都能夠發(fā)揮出較強(qiáng)作用價(jià)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(qiáng)化提升巖土工程的施工質(zhì)量與成效，一定要全面落實(shí)巖土工程的BIM 技術(shù)，同時(shí)于實(shí)際工作中遵照實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，以此強(qiáng)化提升巖土工程勘察BIM 技術(shù)管理工作的目標(biāo)。