BIM技术在场地平整土方计算中的实践应用

王守钱 刘帮 陈建光 刘建军 付皓 张凌国

(中建四局贵州投资建设有限公司，贵州 贵阳 550081)

0 引言

在工程建设项目正式施工以前，需要达到三通一平，即施工现场应达到水通、电通、道路通和场地平整等条件。采用传统方格网法分块计算的方式比较繁琐，土方量计算结果的准确性主要取决于工程技术人员的经验积累、专业知识以及现场地形情况，而采用BIM技术则可以做到快速精确地计算出场地平整土方工程量，并可以优化场地平整的设计标高。

1 项目概况

在贵州某一工程项目当中，需对现场进行场地平整并计算土方，场地需平整至某一设计标高，该项目的场平放坡要求为一级放坡，以某一固定坡比放坡至地形曲面即可，然后需要对整个场地平整进行优化以达到填挖平衡节约材料和运输成本，最终，优化场地平整的设计标高。如果采取传统计算方法，计算会非常的繁琐。因为地形曲面是不规则的，要想按照某一坡比放坡至地形曲面并且实现精确挖填平衡是非常困难的。为此，我公司特采用BIM技术来对场地平整进行精确控制。

2 Civil3D在场地平整中的精确应用

2.1 应用流程

主要应用流程是，首先从测绘人员那里拿到包含三维坐标信息的原始场地地形图，创建原始的三维地形曲面模型；然后根据初步场地平整设计标高创建初步场地平整的设计模型，即可生成初步场地平整设计曲面模型，原始三维地形曲面模型和场地平整设计曲面模型的体积差即是场地平整的土方量；最后使用挖填平衡功能实现场地平整设计，曲面模型自动调节到挖填平衡的状态。这时，最初的场地平整设计标高就会经过优化，变成能够实现挖填平衡的设计标高。具体流程如图1所示。

图1 应用流程图

2.2 应用流程

2.2.1 原始的三维地形曲面模型

从测绘人员那里拿到包含三维坐标信息的原始场地地形图，拿到原始场地地形图之后，先分析地形图中包含哪些有用数据，通常可以用来创建三维曲面模型的数据主要包括高程点、坐标点、等高线等数据，本项目测绘人员提供的地形图主要包含等高线地形数据，如图2所示。

图2 等高线地形图

在使用等高线地形数据创建三维曲面模型之前，需要先有针对性地随机选取等高线，对等高线数据进行核查，验证其是否含有标高，以及标高是否正确合理。如图3所示。

图3 等高线标高数据核查

等高线数据核查无误之后就可以用来创建原始的三维地形曲面模型。在创建好三维地形曲面模型之后需要在三维模式下检查，观察创建的三维曲面模型是否有异常，因为可能会出现数据添加失误而导致添加错误的数据形成曲面。需要将这些错误数据排除以创建正确的三维地形曲面模型。如图4所示。

图4 原始三维地形曲面模型

2.2.2 根据初步场地平整设计标高创建初步场地平整的设计模型

原始三维地形曲面模型创建好后，只需根据项目需求设定初步场地平整设计标高、放坡坡比即可快速完成初步场地平整的设计模型，进而得到初步场地平整设计曲面模型。如图5所示。

图5 初步场地平整设计曲面模型与原场地平整设计图对比

2.2.3 场地平整土方量计算

得到初步场地平整设计曲面模型之后，利用软件将场地平整设计曲面模型与原始的三维地形曲面模型进行布尔运算(如图6所示)，得到两个曲面之间的体积差，即为所求的场地平整土方量。

图6 布尔运算

2.2.4 场地平整设计曲面模型调节到挖填平衡的状态，最终优化场地平整设计标高

得到了初步的所求场地平整土方量之后，利用软件的挖填平衡功能实现场地平整设计。曲面模型自动调节到挖填平衡的状态，初步的场地平整设计标高会自动优化为场地实现挖填平衡的设计标高(如图7所示)。与此同时，场地平整的土方量计算结果会自动更新，即为最终场地平整土方量。(如图8所示)

图7 优化后的设计标高

图8 优化前和优化后的场地平整设计曲面模型对比

3 工程项目场地平整传统方式计算土方量与BIM技术计算土方量特点对比分析

采用Civil3D进行场地平整土方量计算，大大地简化了工程项目技术人员场地平整土方量计算的工作流程，提高了工作效率，原本需要2—3天完成的工作量，利用Civil3D可以在1个小时之内完成。结合该工程项目的实际运用，场地平整传统方式计算土方量与BIM技术计算土方量的特点对比分析结果见表 1。

表1 场地平整传统方式计算土方量与BIM技术计算土方量的特点对比分析

4 结语

通过工程项目实例详细介绍如何使用BIM技术来做到快速精确地计算出场地平整土方工程量。该技术进一步简化了工程项目技术人员场地平整土方量计算的工作流程，提升了工作效率，提高了计算结果的精确度。虽然BIM技术的应用入门需要花费一定的时间和精力，但是利用BIM技术给我们解决工程项目实践中的各种难题，提供了一个新的高效的解决方式。