BIM技术在土方开挖过程中的应用研究

闫晶晶 高涛涛

基金项目：2018年度重庆市高等教育教学改革研究。项目名称：基于 BIM 技术的《道路工程施工技术》课程的改革与实践（项目编号：183316）。

摘要： 随着高等科学技术的迅猛发展和人们对生活和工作效率要求的不断提高，现代信息技术的应用已逐渐成为社会各个领域的研究热点。在土方工程中，BIM技术的应用范围不断扩大，BIM技术的使用和推广在极大程度上提高了土方开挖的质量和效率。本文基于BIM技术的基本概念和应用特点，着重分析在土方工程中的应用，同时也为相关领域的研究和实践提供了新的思路。

关键词： 研究热点;工作效率;各个领域

【中图分类号】TU74【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）12-0050-01

由于现代生产技术的不断发展，BIM技术的应用已涵盖了许多生产和生活领域，建筑工程中的信息管理已成为研究的重点。城市建设首先要重视的就是土方工程，这与人们的生产生活息息相关，与此同时，BIM技术对于提高城市建设的效率和质量非常重要。

1BIM技术概述

BIM技术是在工程施工领域受到广泛关注的一种系统技术，它可以在工程施工过程的特定时期内集成多种信息资源，并通过可视化、模拟以及协调的方法来实现建筑模型的优化。通过BIM技术，还可以获取精确的大开挖土方的总工程量。结合土方工程量，施工单位能够更好地设计施工组织，而相关造价工作人员就能够计算出更精确的土方工程总造价。

2BIM技术在土方开挖中的特点

2.1立体可视化。

与传统设计技术相比，BIM技术最常见的优势是三维可视化。然而现阶段大部分工程人员只依靠自身的经验，来规划各种土方施工作业计划。依据土的种类，来设置土方放坡参数、留设工作面，可以放坡的即放坡，无法放坡的便进行支护结构设计。在以前仅靠土方施工专业技术人员积累的工程实践技术经验，但目前通过BIM技术的实际应用，完全可以可视化完成或是执行土方施工的具体情况。在整体的放坡阶段，可以随时从土质情况出发，来调节、改变具体的开挖方式。同时，提供相当精确的可视三维模型，能和土方建安各自的作业人员一起，精确地做好技术交底工作，摒弃以往的仅凭想象，发展至当前的准确化三维可视化模型。

2.2模拟结构。

土方工程本身是一个相对复杂的工程项目，每个环节都有复杂的关系。设计链接的次要问题会严重影响后续施工的质量。BIM技术可以预先计划和模拟工程施工活动，确定总体设计和施工计划的可行性，帮助技术人员及时发现其中潜在的问题，BIM技术基于逻辑算法构建各种施工计划。同时还可以进行合理地比较和分析，以确定最佳的施工计划。

2.3建材统计。

BIM技术可以估算在施工期间使用的建筑材料，从而最大程度地降低材料成本并提高项目的经济效益。在进行设计工作时，结合BIM的模型技术，将施工工地的大小相关数据输入到系统中，BIM模型会自动与之模拟匹配，以最大程度地恢复工地场景。与二维设计模型相比，BIM技术可以估算工程项目的规模，从而为土方工程的成本管理和预算管理奠定了坚实的基础。

3BIM技术在土方工程施工中的应用

3.1三维建模分析。

通过BIM技术，可以很便捷地预览、查看模型，并将大幅提高测量精度，进而更好地进行土方计量，并及时发现土方工程各个施工环节中的不足，从而完善土方施工设计方案。如此一来，就可以极大地方便施工作业，节省施工人力投入乃至总成本，进而推动土方施工企业的可持续发展。

3.2应用BIM技术检查土方上口碰撞。

现阶段，很少有BIM工程师密切关注土方上口具体的碰撞检查，这实际上属于BIM的建筑应用亮点之一。完全可以结合土质条件、具体的开挖方式，来准确确定好独立基础下规模不大的土方基坑开挖、具体的放坡系数以及留设工作面。但就上口形状，却需要经由计算才能解决好，判断独立相邻的基坑上口有没有碰撞，则需要计算来完成。借助BIM技术，能便捷地解决好以上问题，利用三维可视化施工能很快判断出上口究竟有没有碰撞。

3.3应用BIM技术开挖土方。

借助BIM技术，结合标高、土方的网格分割，还能很便捷地进行土方开挖工程的施工。当完成所有的设置后，通过调整完的三维土方施工方案，只要一键就能够生成具体的土方开挖施工图，进而便于现场施工作业人员随身携带并加以使用。

3.4应用BIM技术导出土建模型、与现场其他BIM软件做好交互。

先导出以上成果，并形成PDS文件，再向LUBAN.BE上传，便能浏览并投入使用获得的数据了。以上这些不同于传统的常见CAD图，不但是一个相当大的数据包，同时可以交互使用同一专业以及不同专业。这样便能提供给级别层次、种类不一样的工程技术工作人员，各类的专业技术数据资料，并以此来给工程技术搭建一个精细化的专业管理平台。

4BIM技术在土方工程中的应用优势

4.1可视化突出。

BIM技术中可视化是最为突出的一项性能，通过建立的3D模型来对施工现场具体的施工状况进行模拟，使得使用者能够清晰了解开挖各阶段场地的变化以及开挖完成后整个场地情况，更直观也方便各参建方参与土方施工方案的评判和对现场可能存在环境危险因素的预判。

4.2信息集成高。

BIM技术不是简单的三维模型，该模型内储存着地形的各项相关信息。土方开挖过程模拟的同时可以实时计算每个阶段的出土方量的具体数值。在同一空间状态中管线和土方工程的信息同时存在，更加贴合真实的工程场地。

4.3灵活度高运用。

BIM技术能够依据基坑支护形式、不同放坡要求以及预留土方等有选择地来建立开挖计算模型。并在提前计算好设计标高后，不管是多复杂的地形变化都能够有效计算土方开挖量的大小。

4.4延伸性好。

土方开挖后模型的建立完成与后期基础和主体结构建立形成整体，将建筑BIM技术研究放宽至整个寿命周期，也方便增加使用者对建筑与周围的环境进行综合性的勘测以及评判。

5结束语

綜上所述，在土方工程的整个施工过程中，BIM技术具有相当显著的应用优势。总的来说，应用BIM技术，可以很便捷地预览、查看模型，并将测量精度大幅提高，更好地进行土方计量，并及时发现土方工程各个施工环节中潜在的问题或是缺陷，从而更好地对土方施工设计方案进行优化。本文研究内容期望能启发更多的人加深和拓宽BIM技术运用的范围，使BIM更加有力地为建筑业服务。进而在极大地方便施工作业，节省施工人力投入乃至总成本，进而推动土方施工企业的可持续发展。

参考文献

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[2]王玲玉，葛峰，吴德勇，陈岭，郝斌，高原，钱灵杰.BIM助力北京大兴国际机场凤凰展翅[J/OL].土木建筑工程信息技术：2020.

[3]叶锦华，贾惠文，王利伟，曹艳辉，张星钰，李辉.BIM技术在北京新机场高速3标中的应用研究[J/OL].土木建筑工程信息技术：2020.