BIM技术在地质灾害治理施工中的应用

2020-05-30张云卫孟宪才

资源环境与工程 2020年1期

闫俊，张云卫，孟宪才

(湖北省地质局第五地质大队，湖北黄石 435000)

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)是一项以信息为基础的技术，将工程项目的真实信息整合到3D模型中，通过BIM集成的信息管理平台，可以对工程项目进行整体把控，模拟施工过程，为工程管理者提供决策支持[1]。不少工程实践表明，使用BIM技术能有效提高施工效率、降低风险、减少损耗。因此，在地质灾害治理工程实施中，采用先进的技术方法全面提升工程建设水平势在必行。

1 BIM技术及运用软件介绍

1.1 BIM技术介绍

BIM是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，由建筑产业链各个环节共同参与对建筑物数据进行不断地完善、丰富，并为各相关方提取使用，达到绿色低碳化设计、绿色施工、成本管控、方便运营维护等目的[2]。BIM管理可贯穿整个工程建设过程，可包含多家参建方的工作内容，具备很多传统管理模式不具备的优点[3-4]。

1.2 软件介绍

Revit系列软件是为建筑信息模型(BIM)构建的，可帮助设计师设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑[5]。Revit软件可为各参建方提供可视化与数据化的决策依据[6-7]。

BIM 5D是广联达推出的BIM核心平台，可以集成专业模型，并以集成模型为载体，关联施工过程中的进度、合同、成本、质量、安全、图纸、物料等信息，为项目提供数据支撑，实现有效决策和精细化管理[8-9]。

2 项目概况

东坡亭社区不稳定斜坡属湖北省鄂州市西山街办东坡亭社区，坡脚人工建房切坡等人类工程活动剧烈，且既有工程年久失修。受自然地理条件及人为因素影响，在雨季经常发生滚石、滑坡等地质灾害，威胁斜坡体前缘的两栋居民楼(3#楼、9#楼)，共计100余户400余人的生命财产安全。

针对该不稳定斜坡的变性特征，以及施工场地特征等因素，采用“格构锚杆护坡+挡墙+截排水沟+锚索挡墙加固+支墩挡墙加固+植被恢复及附属工程”综合治理方案。格构锚杆布置于Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ区，截排水沟布置于治理工程外围，锚索挡墙加固布置于Ⅳ区，支墩挡墙加固布置于Ⅴ区，挡墙布置于Ⅰ、Ⅴ区格构护坡区域底部，植被恢复及附属工程布置于因施工不可避免的对周边树木造成的破坏区域及格构护坡区域。

3 BIM技术在地质灾害施工中应用

3.1 模型的建立

(1) 场地模型。建立场地模型可运用CAD与Autodesk Revit之间信息互用的工具命令(图1)，将地形图导入到Autodesk Revit中，运用地形命令，创建治理工程的地形模型，通过内置的材质库赋予地形相对应的材质属性，建立如图2所示的场地模型。

图1 地形创建过程
Fig.1 Terrain creation process

图2 场区三维地形模型
Fig.2 3D terrain model of the site

三维地形模型建模采用Autodesk Revit(2016)，首先通过读取带有标高的三维地形图纸导入Revit中，利用自动生成模块生成地形模型(图3)，建立与现场一致的原始地貌模型，并对其进行模拟运用分析。

(2) 场平模型。通过对设计图纸的深入了解，对现场的施工平面进行场平规划，利用Autodesk Revit对场地进行分区域的逐一平整(图3、图4)。通过BIM模型的建立可以快速地统计挖方与填方的工程量，最后根据模型对比得出挖方量。

图3 场地平整运算模型
Fig.3 Calculation model of site leveling

图4 场地平整模型
Fig.4 Site leveling model

(3) 治理工程模型。利用BIM建模软件对设计图纸上表达的构件进行详细的三维建模,如图5所示。分混凝土构件、钢筋构件、锚杆构件等不同类别的构件进行细化建模。在建模过程中，构件模型可与工程量同步关联，为后期统计工程量提供便利。

图5 设计工程模型展示图
Fig.5 Model display of design engineering

(4) 场地布置模型。根据BIM模型进行施工现场规划，完成场地规划布置，材料堆放规划，施工机具路线分析(图6)。

图6 场地布置模型
Fig.6 Site layout model

(5) 治理工程5D模型。在施工阶段，通过BIM 5D 数字模型对项目的进度、费用、工料机设备资源等进行总控管理，为业主提供实时、动态的过程信息数据，以满足业主对项目的全过程管理控制的需要。

将完成的BIM模型、进度计划与清单工程量导入BIM 5D中，把进度计划与清单工程量分别同BIM模型进行关联。通过关联后的BIM 5D模型进行多维的BIM管理(图7)。

图7 治理工程BIM5D模型
Fig.7 BIM 5D model of governance engineering

3.2 BIM的工程量统计

本文采用BIM技术进行设计，对于治理工程量的统计，可在BIM软件基本功能模块中实现。Autodesk Revit软件的明细表工具可以在设计过程中的任何时候创建工程量明细表，这些明细表可实现自动实时更新，及时反映项目工程量的情况。

图8-(a)为明细表创建的对话框，图8-(b)为明细表属性设置窗口，通过属性设置窗口可以设置明细表的属性参数，按照明细表的属性参数，便可自动输出相应的明细表。图9所示的是通过Revit明细表工具创建的工程量明细表。

图8 明细表设置窗口
Fig.8 Schedule settings window

图9 工程量统计
Fig.9 Quantity statistics

3.3 施工进度管理

BIM技术的信息管理模式相对于传统的管理模式，主要表现在动态实时管理。传统建筑进度管理方式较单一，难以进行信息共享，信息较为滞后，对时间和资源分配计算不够精确，容易造成进度滞后、成本升高[10]。BIM技术充分发挥了自身优势，通过不同节点工程量计算，可以更加科学地进行资源分配。

通过项目应用，施工阶段全生命周期管理平台通过可视化的界面进行交互(图10)，简单易懂，系统易用性和可操作性强，便于建设各参与方使用；工程管理各阶段数据与资料等信息统一管理，减少信息差错、遗漏等问题，细化进度管控，可视化查阅与追溯性功能可提高效率(图11、图12)。

通过采用BIM进行施工进度管理后，治理工程每个分项工程均较计划时间提前，总工期较计划的75天缩减为70天(表1、图13)。

3.4 施工过程控制

BIM的过程控制主要体现在通过运用BIM技术，将设计要求更好地在施工中体现，通过施工管理，达到施工过程控制的目的。

通过BIM系统平台，将现场施工过程中的资料及时上传，监理和业主代表发现问题后拍照并将问题定位到具体的位置，同时选择问题类型，填写问题描述，指定整改责任人和整改时限，发起应用流程(图14)。施工单位相应专业责任人在限期内整改完毕后拍照，发起整改验收申请，会同监理和业主代表对质量安全问题进行验收，合格后在手机端关闭该条问题，完成问题整改。

图10 施工进度过程
Fig.10 Construction progress process

图11 施工进度
Fig.11 Construction progress

图12 材料、工程量进度分析
Fig.12 Progress analysis of materials and quantities

表1 计划时间与实际完成时间进度表Table 1 Schedule of planned time and actual completion time

图13 进度控制对比分析
Fig.13 Comparative analysis of progress control

图14 施工过程
Fig.14 Control flow chart of construction process

通过使用BIM 5D手机端APP，提高了质量和安全管理，降低了沟通成本，节约了大量工期，降低了项目成本。本项目采用手机加平板端双设备操作模式，方便问题记录和拍照，平板端还可以查看项目的图纸和模型(图15)。

图15 施工过程控制手机端数据反馈
Fig.15 Control mobile data feedback of construction process

通过BIM的过程控制，很好的将设计要求和现场施工这两个环节连接在一起，在工程实施过程中做到了信息及时反馈，设计变更及时沟通协商；设计方在设计全过程中遵循设计过程控制，并根据变化情况，及时提出相应设计要求，提高防治效益、控制风险的能力；施工方将现场问题通过BIM平台发布上传，参建各方可随时查看工程实施中存在的问题。