王守錢 劉幫 陳建光 劉建軍 付皓 張凌國

(中建四局貴州投資建設(shè)有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引言

在工程建設(shè)項(xiàng)目正式施工以前，需要達(dá)到三通一平，即施工現(xiàn)場應(yīng)達(dá)到水通、電通、道路通和場地平整等條件。采用傳統(tǒng)方格網(wǎng)法分塊計(jì)算的方式比較繁瑣，土方量計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性主要取決于工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)積累、專業(yè)知識(shí)以及現(xiàn)場地形情況，而采用BIM技術(shù)則可以做到快速精確地計(jì)算出場地平整土方工程量，并可以優(yōu)化場地平整的設(shè)計(jì)標(biāo)高。

1 項(xiàng)目概況

在貴州某一工程項(xiàng)目當(dāng)中，需對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行場地平整并計(jì)算土方，場地需平整至某一設(shè)計(jì)標(biāo)高，該項(xiàng)目的場平放坡要求為一級(jí)放坡，以某一固定坡比放坡至地形曲面即可，然后需要對(duì)整個(gè)場地平整進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到填挖平衡節(jié)約材料和運(yùn)輸成本，最終，優(yōu)化場地平整的設(shè)計(jì)標(biāo)高。如果采取傳統(tǒng)計(jì)算方法，計(jì)算會(huì)非常的繁瑣。因?yàn)榈匦吻媸遣灰?guī)則的，要想按照某一坡比放坡至地形曲面并且實(shí)現(xiàn)精確挖填平衡是非常困難的。為此，我公司特采用BIM技術(shù)來對(duì)場地平整進(jìn)行精確控制。

2 Civil3D在場地平整中的精確應(yīng)用

2.1 應(yīng)用流程

主要應(yīng)用流程是，首先從測繪人員那里拿到包含三維坐標(biāo)信息的原始場地地形圖，創(chuàng)建原始的三維地形曲面模型；然后根據(jù)初步場地平整設(shè)計(jì)標(biāo)高創(chuàng)建初步場地平整的設(shè)計(jì)模型，即可生成初步場地平整設(shè)計(jì)曲面模型，原始三維地形曲面模型和場地平整設(shè)計(jì)曲面模型的體積差即是場地平整的土方量；最后使用挖填平衡功能實(shí)現(xiàn)場地平整設(shè)計(jì)，曲面模型自動(dòng)調(diào)節(jié)到挖填平衡的狀態(tài)。這時(shí)，最初的場地平整設(shè)計(jì)標(biāo)高就會(huì)經(jīng)過優(yōu)化，變成能夠?qū)崿F(xiàn)挖填平衡的設(shè)計(jì)標(biāo)高。具體流程如圖1所示。

圖1 應(yīng)用流程圖

2.2 應(yīng)用流程

2.2.1 原始的三維地形曲面模型

從測繪人員那里拿到包含三維坐標(biāo)信息的原始場地地形圖，拿到原始場地地形圖之后，先分析地形圖中包含哪些有用數(shù)據(jù)，通?？梢杂脕韯?chuàng)建三維曲面模型的數(shù)據(jù)主要包括高程點(diǎn)、坐標(biāo)點(diǎn)、等高線等數(shù)據(jù)，本項(xiàng)目測繪人員提供的地形圖主要包含等高線地形數(shù)據(jù)，如圖2所示。

圖2 等高線地形圖

在使用等高線地形數(shù)據(jù)創(chuàng)建三維曲面模型之前，需要先有針對(duì)性地隨機(jī)選取等高線，對(duì)等高線數(shù)據(jù)進(jìn)行核查，驗(yàn)證其是否含有標(biāo)高，以及標(biāo)高是否正確合理。如圖3所示。

圖3 等高線標(biāo)高數(shù)據(jù)核查

等高線數(shù)據(jù)核查無誤之后就可以用來創(chuàng)建原始的三維地形曲面模型。在創(chuàng)建好三維地形曲面模型之后需要在三維模式下檢查，觀察創(chuàng)建的三維曲面模型是否有異常，因?yàn)榭赡軙?huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)添加失誤而導(dǎo)致添加錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)形成曲面。需要將這些錯(cuò)誤數(shù)據(jù)排除以創(chuàng)建正確的三維地形曲面模型。如圖4所示。

圖4 原始三維地形曲面模型

2.2.2 根據(jù)初步場地平整設(shè)計(jì)標(biāo)高創(chuàng)建初步場地平整的設(shè)計(jì)模型

原始三維地形曲面模型創(chuàng)建好后，只需根據(jù)項(xiàng)目需求設(shè)定初步場地平整設(shè)計(jì)標(biāo)高、放坡坡比即可快速完成初步場地平整的設(shè)計(jì)模型，進(jìn)而得到初步場地平整設(shè)計(jì)曲面模型。如圖5所示。

圖5 初步場地平整設(shè)計(jì)曲面模型與原場地平整設(shè)計(jì)圖對(duì)比

2.2.3 場地平整土方量計(jì)算

得到初步場地平整設(shè)計(jì)曲面模型之后，利用軟件將場地平整設(shè)計(jì)曲面模型與原始的三維地形曲面模型進(jìn)行布爾運(yùn)算(如圖6所示)，得到兩個(gè)曲面之間的體積差，即為所求的場地平整土方量。

圖6 布爾運(yùn)算

2.2.4 場地平整設(shè)計(jì)曲面模型調(diào)節(jié)到挖填平衡的狀態(tài)，最終優(yōu)化場地平整設(shè)計(jì)標(biāo)高

得到了初步的所求場地平整土方量之后，利用軟件的挖填平衡功能實(shí)現(xiàn)場地平整設(shè)計(jì)。曲面模型自動(dòng)調(diào)節(jié)到挖填平衡的狀態(tài)，初步的場地平整設(shè)計(jì)標(biāo)高會(huì)自動(dòng)優(yōu)化為場地實(shí)現(xiàn)挖填平衡的設(shè)計(jì)標(biāo)高(如圖7所示)。與此同時(shí)，場地平整的土方量計(jì)算結(jié)果會(huì)自動(dòng)更新，即為最終場地平整土方量。(如圖8所示)

圖7 優(yōu)化后的設(shè)計(jì)標(biāo)高

圖8 優(yōu)化前和優(yōu)化后的場地平整設(shè)計(jì)曲面模型對(duì)比

3 工程項(xiàng)目場地平整傳統(tǒng)方式計(jì)算土方量與BIM技術(shù)計(jì)算土方量特點(diǎn)對(duì)比分析

采用Civil3D進(jìn)行場地平整土方量計(jì)算，大大地簡化了工程項(xiàng)目技術(shù)人員場地平整土方量計(jì)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個(gè)小時(shí)之內(nèi)完成。結(jié)合該工程項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)用，場地平整傳統(tǒng)方式計(jì)算土方量與BIM技術(shù)計(jì)算土方量的特點(diǎn)對(duì)比分析結(jié)果見表 1。

表1 場地平整傳統(tǒng)方式計(jì)算土方量與BIM技術(shù)計(jì)算土方量的特點(diǎn)對(duì)比分析

4 結(jié)語

通過工程項(xiàng)目實(shí)例詳細(xì)介紹如何使用BIM技術(shù)來做到快速精確地計(jì)算出場地平整土方工程量。該技術(shù)進(jìn)一步簡化了工程項(xiàng)目技術(shù)人員場地平整土方量計(jì)算的工作流程，提升了工作效率，提高了計(jì)算結(jié)果的精確度。雖然BIM技術(shù)的應(yīng)用入門需要花費(fèi)一定的時(shí)間和精力，但是利用BIM技術(shù)給我們解決工程項(xiàng)目實(shí)踐中的各種難題，提供了一個(gè)新的高效的解決方式。