BIM在地勘与桩长选择方面应用的探索

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摘要：传统桩长设计依据地质勘探报告分析计算，量大繁琐，本文针对设计过程不足，通过BIM技术在桩设计中应用探索，构建三维地质模型，模拟地质分布情况，通过参数化建立桩模型，通地勘数据与设计数据间的传递，减少信息回溯，充分利用BIM的可视化与参数化特征，快速、动态实现桩长确定，实现基于BIM技术的三维地质模型与桩可视化设计应用。

Abstract： Traditional pile length design is based on geological prospecting report analysis and calculation. It is large and cumbersome. This paper focuses on the lack of design process， uses BIM technology to explore the application of pile design， builds a three-dimensional geological model， simulates geological distribution， and establishes a pile model by parameterization. Through the transfer of geological survey data and design data， it can reduce information backtracking， make full use of BIM"s visualization and parameterization features， and quickly and dynamically determine the length of piles， and realize the application of three-dimensional geological model and pile visual design based on BIM technology.

关键词：BIM技术；桩长设计；地勘模型；辅助设计

Key words： BIM technology；pile length design；geological survey model；aided design

中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）27-0202-03

0 引言

我司某项目采用EPC模式建造，全过程应用BIM进行设计、施工与后期维保，为了缩短工期，提高建造效率，项目应用BIM技术进行设计、施工、运营。本文重点介绍基于BIM的地勘与桩长选择应用与探索。

传统桩长设计根据地质勘探报告数据分析计算，以地质勘探报告提供的不同岩层测点或等高线数据来结合规范的入岩深度来进行桩长一个个计算，计算工作量大而且繁琐，容易导致数据出现偏差，且在施工中因夹层或孤石造成桩施工问题难以规避。桩长设计传统图纸不直观，传到建设单位、总包单位之后需要基于繁琐数据和平面图去揣测、想象、也容易遗漏，不利于交流和核对。

针对这种情况，采用BIM的应用思路，以可视化、参数化的形式来进行设计，BIM成果可直观地进行比对、修改，提高了多方交流的效率。

1 实施思路

通过BIM技术建立精准的三维地质模型，模拟土层与岩层分布，同时根据已有资料建立桩基础模型，两者模型合成，进行基于BIM的地勘与桩应用。

技术路线：明确工程重难点→制定BIM实施目标→组建BIM团队→建立相关BIM模型（现场地形、地质岩层、桩基模型等）→BIM模型合成→BIM应用→应用总结及反馈

2 BIM模型建立

2.1 确定模型精度要求

模型精度直接反映模型信息量大小，信息量越高，模型参考性越高，但高精度的模型同时也带来时间及成本增加，综合考虑，本项目在建立模型初期确定如下内容：①地质，各地质层及地表面绘制；②工程桩，不含工程桩钢筋等信息。

2.2 软件选用与制作方法

2.2.1 软件选用

AutoCAD Civil 3D软件是Autodesk面向土木工程行业的建筑信息模型解决方案。它可以使用传统的勘测数据（如点和特征线）创建曲面。借助曲面简化工具，充分利用航拍测量的大型数据集以及数字高程模型，创建模型，基于可视化效果模型快速获得多种设计方案。

Autodesk Revit软件专为建筑信息模型而构建的平台软件、可以通过精确实现建筑外觀的可视化来支持更好的沟通、本文主要用来建立建筑与结构模型。

2.2.2 制作方法

通过civil 3d 对详勘的岩层等高线进行岩层面的生成、基于岩层面之间生成对应岩层。采取内建模型导入的方式将岩层以dwg格式分层导入到Revit中，在在Revit平台中确定好岩层的空间位置，用Revit将桩画出，达到入岩深度后对入岩面高程进行提取使用。之后可以通过草图大师制作相应剖切动画，便于直观观察。

2.3 实施过程概述

2.3.1 制作精准的岩层曲面与岩层曲面实体化

①纯点数据，分好点类、坐标、标高，以.txt格式导入到软件中，生成高程点、基于点高程生成曲面。纯点数据只包括X，Y，Z的大地坐标，以最直接的钻探数据得到。

②平面等高线加标高数据，用曲面工具提取对象将文字移动到高程，基于等高线生成曲面。

③等高线多段线数据，基于钻探点数据生成的曲面多段线dwg格式文件，等高多段线成空间布置，具有三维特性，如图1所示。

2.3.2 实施难点

①地勘提供等高线生成的dwg格式文件多段线高程与标识高程不符，出现倍数扩增，生成的曲面在Z轴方面扭曲，多段线数据点繁杂，挨个调整效率低。如图2所示。

解决方法：以强风化岩层为例，扩大等高线生成曲面，给定基点成组，另存名为“扩大化强风化岩层，导入时选取导入选项，Z方向比例缩小对应扩大倍数即可。

②曲面间实体部分的转化重叠部分的，错层面土层的识别。

解决方法：对应曲面工具选取从曲面到实体工具，选取不同土层的等高线作为上下限，切换civil 3d模式到3维建模模式，对岩层重叠面进行交集运算，制作新的岩层实体。

2.4 桩基BIM模型建立

2.4.1 建立统一标高位置体系

①绝对标高系。用Revit软件建立绝对标高体系是因为前期施工挖土以及其它位置点的复核参考都是依据绝对标高进行校核，绝对标高体系拥有对接地勘数据的优势，同时可以在三维状态下直接提取任意位置的高程。

②水平方位定位。以绝对标高±0建筑物红线边角作为水平方位定位点，方便不同软件模型的位置链接。

2.4.2 基于标高体系建立桩基模型

在Revit平台中基于已有的坐标系，做好底板模型。基于底板模型设立参照面、基于参照面和设计底图内建拉伸，给予桩名称和标签，用于储存后续入岩的数据，可以直接导出excel便于分析。

2.5 岩层与桩基模型整合

2.5.1 模型转化

由于Revit对导入的模型要求图元做过限定，炸开的限制是在10000个图元以内，生成的整个岩层实体需要根据情况自行进行成组导出dwg格式文件，基点选择以绝对标高±0建筑物红线边角作为水平方位定位点，并利用“PU”命令，对导出前模型进行清理，对导出后的模型同样利用“PU”命令进行清理，保证空间中不存在其他图元影响到导入后模型中，影响全局的显示。

2.5.2 模型导入

Revit中内建模型，命名对应土层名，导入对应dwg文件，选择炸开，从导入符号变成实体、赋予材质以区分，依据水平定位线与基础模型对接。

3 BIM应用

3.1 辅助设计

入岩标高提取与处理：

①制作参数化桩。新建常规模型，命名不同桩号拾取基础顶平面新建拉伸，拉伸进入对应岩层。

②标高提取。三维模式下选取岩层与桩，使用剪切命令，布尔运算减掉重叠部分，对桩进行临时隐藏，使用高程点工具对最低入岩点进行标注，而后解除临时隐藏，如图6所示。

③制作EXCEL表格分析归类。将桩号、入岩类型、最低端入岩端标高、桩顶标高、录入EXCEL之中，根据起始点绝对标高和入岩标高，自动计算出设计桩长。

3.2 虚拟施工

①制作剖切动画。剖切动画是为了更加直观地表现桩与土层之间地关系，多角度对模型进行剖切，制作不断阶段不同时段动画，如图7所示。

制作方法基于现有的Revit模型进行导出，导出格式为ACIS格式文件，在Sketch up中打开，进行材质的调整，设定剖切关键帧，完成动画导出。

后期运用Premiere软件进行剪辑配音、增加标题，就可以完成视频效果的最终制作。

②现场工程桩施工模拟。可以将revit中模型导入navisworks進行施工模拟，辅助项目进行工期策划、工期管理、工期预警等工作。

3.3 工程量统计

基于桩基模型，利用revit明细功能进行混凝土量自动统计，方便日常混凝土浇筑量提取，而且根据工程桩情况，把相关信息输入，根据工程进度，可以把桩成孔深度、成孔时间、桩实际浇筑量等信息及时录入，实现工程信息梳理与归集，为建设项目大数据奠定基础。

4 结束语

运用BIM思维，在勘探结束后可直由接勘探单位建立岩层模型，交与设计，进行桩的设计。由于建模的可视化特点，能够直观反映高程点的情况，避免了平面出现错误点而带来的影响，优化了工作流，比传统纯手工计算得出的数据具有更快传递与理解的效果。就目前探索的应用情况而言，尚存在导出的地形与桩的入岩层位置标高尚不能通过参数化实现一键完成，需要在三维状态下进行手动点击标注。