熊自斌 丁国强 王成龙 陈明法 游齐锦

(中建四局建设发展有限公司 福建厦门 361001)

0 引言

BIM被认为是继CAD技术后，建筑行业的第二次革命性技术。我国的BIM技术应用刚刚起步，起点较低，但发展速度快。住房和城乡建设部《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中明确提出，在“十二五”期间，将大力推广BIM技术等在建筑工程中的应用，并于2018年1月发布BIM国家标准《建筑信息模型施工应用标准》[1]。近年来，国内各大高校纷纷设立BIM相关专业，基于BIM理念的三维化设计已经被越来越多的设计院，施工企业和业主所接受。本篇主要探讨利用BIM中的Revit、Civil 3D等软件建立模拟出真实的土层岩层分布情况，并对每一根工程桩进行分析，从而得到准确的桩长数据。

1 BIM三维地质模型建立流程

1.1 数据采集

珠海湖心金茂悦城市花园项目位于珠海斗门区锦湖路西侧、腾逸路南侧。项目用地面积为34.5万m2，总建筑面积59.68万m2，拟建33栋高层住宅。合同造价约15亿元。合同工期：计划开工2019年10月30日，计划竣工2022年10月10日，共计1077日历天。项目总共划分为8个地块。A、B、C、D区域均为住宅楼，E区域为商业，F区域为中学、G区域为小学，I区域为公园及售楼部。住宅设置一层地下室。本项目的桩基础工程一共有554个钻孔勘探点位、23层地质结构，根据合同超前钻探下达的任务要求，本次勘察采用工程地质钻探，结合原位测试，室内岩石、土工试验等多种方法手段。

按照补充地质勘察方案批复表放点孔位，即依据设计提供的钻孔坐标及里程桩号，用全站仪沿线测设控制点、导线点，采用极坐标法施测定位，施工完成后进行了复测。勘探机械采用XY-1型及150型工程钻机，钻进工艺采用泥浆或套管护壁，开孔孔径≥110mm，终孔孔径一般≥91 mm，个别地质条件较复杂地段为75mm。

各孔按要求获取了地质岩土芯，孔内原位试验、岩土试验样品等资料，绝大部分钻孔按设计孔深终孔，少量钻孔根据构造物大小和实际地质情况，进行了加深或提前终孔的调整。

在数据采集后所形成的地质报告中，用地质岩层顶板等高线图和勘探孔工程地质柱状图来表达现场的地质情况，可以大致了解现场地质分布情况。但是图纸可读性比较差，不够直观。如果想要掌握地质各岩层的走向，需要依赖读者丰富的想象力在脑海中构建出各岩层的三维空间位置关系，这对部分人而言并不是一件轻松的事情。

为此，下文将利用Civil 3D、Revit软件将地质报告转变为数字化、形象化的三维地质模型。

1.2 数据整理

将勘察所形成的工程地质柱状图中的各土层、岩层的坐标及深度，输入到EXCEL表格中，如图1所示。

图1 形成的Excel数据表格

由于Civil 3D软件无法直接从excel表格中提取数据，需要再将每一土层(岩层)的数据拆分出来，单独导出为Civil 3D软件能够识别的csv文件，各土层(岩层)的CSV文件如图2所示。

图2 各土层(岩层)的CSV文件

1.3 三维模型的创建

打开Civil 3D软件(图3)，将整理的csv文件导入到软件中的“点文件”内，即可生成三维地质模型，如图4所示。再设置三维模型的“曲面样式”，从而控制等高线、坡度等参数信息，使三维模型更加真实反映现场实际情况。

图3 Civil 3D操作界面

图4 Civil 3D生成的三维地质模型

通过此模型得出施工范围内各土层的平均高程，可以快速计算出土石方、淤泥工程的工程量，对业主控制造价极具价值，也为基坑开挖的机械台班和进度计划提供数据支持[2]。

接下来，将Civil 3D生成的三维地质模型导入到Revit中。

2 BIM桩长分析流程

2.1 三维地质模型上色和标注

将Civil 3D生成的模型导入到Revit中，通过Revit中的过滤器功能，将不同的土层(岩层)分别用其他颜色区分出来，同时给各土层(岩层)做出标注，以便进行桩长分析，如图5所示。

图5 上色和标注后的Revit三维地质模型

2.2 创建工程桩模型

根据项目工程桩设计要求，工程桩桩端持力层为中风化粗粒花岗岩岩层，桩端应深入持力层2m。依据此要求，可在Revit中建立工程桩模型。需要注意的是，地质模型与工程桩模型设置相同的项目基点和原点，以确保地质模型与工程桩模型的坐标一致。

2.3 调整桩长及配桩

整合地质模型和工程桩模型后，将每根工程桩进行调整，直至符合工程桩设计所要求的桩端进入持力层深度，如图6所示，图中标注灰色的岩层为持力层。

图6 整合后的地质模型和工程桩模型

通过分析本项目的桩长分布范围，探讨总结出一套经济、有效且合理的配桩方案。结合本项目实际情况，配置7m、8m、9m、12m的工程桩，通过组合，基本能满足本项目桩基础工程所需，如图7所示。

图7 局部桩长配桩图

2.4 生成明细表

通过Revit明细表功能(图8)，自动统计出工程桩的桩顶标高、配桩、桩长、截桩标高等数据，以供现场参考。

图8 局部桩长明细表

2.5 三维模型展示

传统的工程桩桩长分析，更多为依赖现场施工人员对大量繁琐的柱状图、等高线、钻孔平面图的分析理解能力，如图9所示，各施工单位施工人员的经验能力参差不齐，当现场施工人员经验不足时，便难以对工程桩进行准确分析，若桩长不够极易发生质量安全事故，若桩长过长则会造成人工、材料的浪费。形象具体的三维模型可以查看任意一个剖切面的地质情况，也可以分析任意一层岩土的分布和走向，有效提高了现场施工人员对桩长预判的准确性。

图9 局部三维地质桩长模型效果图

通过BIM三维可视化的优势，可以减少专业人员内部沟通，提高工作效率。对于非专业与专业人员之间的沟通更为显著。

3 结语

本文探讨了以地勘报告数据为基础，运用BIM技术建立三维实体模型；通过Civil 3D、Revit软件，实现对工程桩桩长进行科学、精准的分析，并与设计桩长进行对比，使施工方在施工时，降低因设计误差而导致的施工桩长数据误差[2]。把传统地勘成果资料厚重的文本实现无纸化，通过三维模型的直观展示，方便各类人员查看，极大的提高效率，降低了对现场施工人员的经验能力要求。