關(guān)于巖土工程勘察BIM技術(shù)應(yīng)用探討

楊靖波，王 銳，楊 春

（大連市勘察測繪研究院集團有限公司，遼寧 大連 116021）

互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)正在變革建筑業(yè)的未來，其中建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）技術(shù)在國內(nèi)外建筑行業(yè)得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。建筑信息模型技術(shù)于2017年已列入建設(shè)領(lǐng)域十項新技術(shù)之一。土工程勘察BIM技術(shù)是應(yīng)用一系列軟件進行三維地質(zhì)建模以及應(yīng)用的一項技術(shù)，通過可視化三維工程地質(zhì)模型直觀、清晰地表達地質(zhì)構(gòu)造、巖土構(gòu)成、鉆探信息、巖土參數(shù)等信息，幫助參建單位項目人員清晰、直觀地理解、查詢和掌握場地的地質(zhì)情況，同時，利用地質(zhì)BIM模型進行巖土設(shè)計，并按巖土類別分別計算相應(yīng)土石方量，其幫助建設(shè)單位在設(shè)計階段更準確地進行工程預(yù)算和方案決策等[1]。

1 BIM的基本特征

BIM技術(shù)可以達到可視化目的，使整個項目實現(xiàn)勘察、設(shè)計、施工、運營過程的可視化，當遇到問題時，工作人員通過可視化過程的數(shù)字進行分析，獲得有效的解決方法。BIM技術(shù)以實際工程為對象，更好地確定施工方案，降低整個施工過程的成本[2]。BIM技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的代表，可對海量數(shù)據(jù)進行分類、存儲和分析，建立科學的巖石測量信息模型，為未來項目奠定基礎(chǔ)。另外，在設(shè)計一些復(fù)雜的項目時，由于技術(shù)創(chuàng)新促進項目的持續(xù)改進，以此實現(xiàn)一定的優(yōu)化。在完成技術(shù)設(shè)計后，審查和糾正項目中存在的問題，并設(shè)計出類似的信息解決方案，以便在今后的規(guī)劃項目中進行借鑒，避免類似問題的發(fā)生。

2 巖土工程勘察中常見的問題

2.1 技術(shù)問題

巖土工程勘察工作為建筑工程施工方案提供基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)，在巖土工程勘察項目的結(jié)構(gòu)中，發(fā)揮著主要的作用，其對于建筑工程的施工質(zhì)量，施工工作的重要性都起著很大的作用。我國各地區(qū)在進行巖土工程勘察項目中給予問題是其中的主要問題，需要有針對性的找出解決方案。項目的實施和規(guī)模不斷的擴展，巖土工程勘察工作則更需要精確化和準確化，運維面臨的環(huán)境更加復(fù)雜。在界面劃分地質(zhì)形態(tài)、取樣等綜合問題上，對于沿途工程項目進行一系列的勘察，并且對于勘察報告進行準確分析。當前的研究工程項目在設(shè)計的過程中，對于巖土工程勘察項目來說是比較傳統(tǒng)的，且單一性相對突出。工程勘察項目缺乏技術(shù)性的指導，并且在設(shè)計的過程中也缺乏有效的信息，缺少綜合性勘察設(shè)計人員，存在私自勘察等行為。對于巖土工程項目作業(yè)未進行準確數(shù)據(jù)分析，項目的具體位置和具體狀態(tài)位于作出全面性和科學性的分析。弱國巖土工程勘察技術(shù)也存在著漏洞，對于原狀巖土的獲取比較性不大。地質(zhì)不能從不良的地質(zhì)體內(nèi)準確的劃分，同時，對于殘積土和顆粒土的試驗的準確度不夠，在工作的過程中無法進行地下水的排擠，也不利于原圖工程項目的整體控制[3]。

2.2 準備工作方面

因為道路橋梁工程中的巖土勘察時間比較短，且項目工程非常重要，因此，工作人員開展勘察工作以前一定要進行充分準備。準備工作包含勘察所需的材料、儀器設(shè)備、測繪方式等，同時，因為時間的限制，準備工作要在短期之內(nèi)完成。

實際勘察的環(huán)境難以預(yù)料，存在準備不充分、欠缺應(yīng)急材料、與相關(guān)管理部門銜接不暢等諸多情況，該情況對勘察工作的開展產(chǎn)生制約，甚至影響工程項目的安全產(chǎn)生。如果企業(yè)在勘察工作的實際開展中，為了節(jié)約資金，未對項目進行全面了解，無法獲得良好的勘察成效，同時，影響項目工程的施工進度。

2.3 數(shù)據(jù)錄入中存在的問題

目前巖土工程勘察過程中有很多非常成熟的勘察輔助性軟件，該軟件能夠及時有效的完成對整個數(shù)據(jù)的處理和分析，并作出最終的評價。軟件最常見的輸出格式包括Word文件、Excel表格以及CAD文件。但是對于三維地質(zhì)建模軟件來講，完成對數(shù)據(jù)的輸入主要是采用Excel表格或者CAD軟件進行操作，有部分企業(yè)針對這種情況，在開發(fā)和建模軟件的時候設(shè)置了數(shù)據(jù)導入接口，便于數(shù)據(jù)的對接，進而達到及時掌握有效的信息數(shù)據(jù)，并且以最快的速度完成對數(shù)據(jù)的核對和錄入，通過該方法直接將勘察數(shù)據(jù)及時準確的錄入模型，充分發(fā)揮建模的應(yīng)用價值。

3 BIM技術(shù)在巖土工程勘察的應(yīng)用

3.1 三維地質(zhì)模型建立思路

三維地質(zhì)模型屬于BIM技術(shù)應(yīng)用在巖土工程勘察中效果最顯著的一種表現(xiàn)，目前勘察成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：勘察孔平面布置圖、勘察報告、工程地質(zhì)剖面圖等。實際應(yīng)用過程中，如果企業(yè)只分析大量信息數(shù)據(jù)、表格、圖紙，是根本無法掌握整個地質(zhì)的實際情況，在這種簡易的操作下，導致遺漏或者人為性的失誤，嚴重影響整個巖土工程項目的質(zhì)量。但是通過獲取的信息數(shù)據(jù)、表格以及工程圖紙后建立三維地質(zhì)模型，有效且準確的看到整個地質(zhì)的情況，利于后期設(shè)計、建設(shè)環(huán)節(jié)的順利進行，同時，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)以及各項參數(shù)動態(tài)化的展現(xiàn)，能夠及時分析出整個巖土工程地質(zhì)中存在的問題，并采取有效方式進行處理，優(yōu)化設(shè)計方案，提出建設(shè)性的操作建議或意見，為保障整個工程的質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)，降低了工程的風險系數(shù)。三維地質(zhì)模型建立過程中首先利用航拍方式對地面的高程數(shù)據(jù)進行記錄，獲取最有價值的信息數(shù)據(jù)，進一步深化基于高程數(shù)據(jù)構(gòu)成的三維地質(zhì)模型；其次，完成模型的模擬和分析，利用三維地質(zhì)切割方案和設(shè)計方案以及巖土實驗室中的相關(guān)數(shù)據(jù)完成對整個二維剖面的技術(shù)和模擬，能夠有效實現(xiàn)對地質(zhì)情況的分析和總結(jié)。最后，實現(xiàn)資源共享，傳遞和使用有效信息數(shù)據(jù)[4]。

3.2 BIM技術(shù)地質(zhì)模型信息化

地質(zhì)條件作為土木工程的基礎(chǔ)資料，由勘察單位提供，輸出成果往往只有一堆數(shù)據(jù)和圖紙，稍顯落后。因此，BIM技術(shù)地質(zhì)模型信息化的過程比建筑專業(yè)復(fù)雜得多，地質(zhì)并不是簡單的土體成層堆疊，其包含了錯層、斷層、地下空洞等很多復(fù)雜因素并具有一定的離散性，遇到復(fù)雜地質(zhì)情況需要多種理念相結(jié)合進行模擬，BIM技術(shù)貫穿于整個建筑行業(yè)的主要環(huán)節(jié)，即BIM技術(shù)不僅突破了設(shè)計和施工的界限，而且突破了整個項目生命周期的信息管理，即整個建設(shè)管理體系。BIM技術(shù)框架是一門新興的技術(shù)，具有強大的信息共享能力和協(xié)同工作能力，其可以有效地將不同設(shè)計學科的沖突和矛盾納入工程調(diào)查階段、設(shè)計階段和施工階段。與此同時，BIM技術(shù)解決不同專業(yè)之間的問題，在建造工程調(diào)查之前，有效避免了可視化的前提下的設(shè)計變化，實現(xiàn)了可視化條件下的協(xié)同設(shè)計和變化，并提高工作效率。BIM技術(shù)可以還原建筑過程，通過模擬施工過程真實地還原工程中的各種施工場景。因此，BIM技術(shù)可以制定更合理的施工方案來指導施工。

3.3 勘察工作量統(tǒng)計

為了達到BIM模型信息集成以及巖土三維計算的目的，在實際建立過程中，通過航拍影像記錄地面高程數(shù)據(jù)，進一步深化勘探數(shù)據(jù)組成的三維地質(zhì)模型。在勘察BIM建模過程中將鉆孔信息、取樣信息、巖土試驗信息及巖土參數(shù)等信息錄入數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過建模數(shù)檢、校核以及修正數(shù)據(jù)庫后（對異常鉆探數(shù)據(jù)的調(diào)整、），通過數(shù)據(jù)庫直接生成鉆孔工作量（含鉆孔數(shù)量及鉆孔總進尺）、取樣工作量、原位測試工作量、水文試驗工作量、室內(nèi)巖土試驗工作量，工作人員在報告編制過程中既可以直接利用數(shù)據(jù)，同時，也可以利用該數(shù)據(jù)與人為統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行相互校核。

3.4 加強人員技術(shù)培訓

勘查人員要進行專業(yè)技術(shù)和基本素養(yǎng)的培訓，因為勘察人員的技術(shù)水平和基本素養(yǎng)決定了巖土勘查工作的質(zhì)量。技術(shù)培訓對于勘察報告的可靠性也起著重要的作用，巖土工程勘察工作勘察報告的相關(guān)數(shù)據(jù)的準確要求，需要勘察機構(gòu)對工作人員的定期培養(yǎng)，主要是了解故障行業(yè)的發(fā)展方向和發(fā)展趨勢，項目的相關(guān)技術(shù)不斷的創(chuàng)新，定期參加公司的執(zhí)業(yè)人員培訓，對于沿途勘查工作人員的技術(shù)培訓，要進一步的加強重視沿途勘查工作的地形地貌等工作，主要是從規(guī)劃沿途勘察工作方案的進行數(shù)據(jù)的獲取，以培訓的方式，提升勘察設(shè)計人員的經(jīng)驗和技術(shù)水平。在培訓的過程中，通過學習和溝通提升自身的能力，從而獲得人員的技術(shù)創(chuàng)新能力和專業(yè)水平的認可。沿途工程勘察工作的質(zhì)量是由勘查人員的專業(yè)素質(zhì)，專業(yè)能力所決定的，因此，勘查工作機構(gòu)在工作展開的時候，要實行應(yīng)急輪崗制度，注重勘察人員的素質(zhì)培養(yǎng)和專業(yè)技能的培養(yǎng)，把巖土工程勘察工作作為重中之重，并且要讓勘察人員定期參加學術(shù)交流的活動，在計算機操作和基地協(xié)同能力方面，有質(zhì)的提高保證勘查工作合理化和有效化的進行，最終完成整個勘察項目[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)的發(fā)展在整個工程建設(shè)行業(yè)中具有極大的作用，致使建筑行業(yè)迎來了新的變革。因此，在巖土工程勘察工作中合理應(yīng)用BIM技術(shù)能夠有效提高整個巖土工程勘察的效率，降低施工風險。目前，巖土工程勘察信息模型的實際應(yīng)用存在一定的弊端，不利于整個工程的順利開展，但是，在BIM技術(shù)逐漸推廣和發(fā)展的過程中，BIM技術(shù)在巖土工程勘察的應(yīng)用效果為此進行深入性的分析，合理開發(fā)軟件、制定標準流程，優(yōu)化數(shù)據(jù)接口等，通過該方式確保其與其他專業(yè)的協(xié)同合作，提高工作的效率，提升信息資源的利用率，為整個巖土工程項目的順利開展奠定了良好的基礎(chǔ)。