BIM技术在边坡工程中的应用前景

安峻岐，朱兆鹏，孔德超，陈聪颖

(吉林建筑大学 测绘与勘查工程学院，吉林 长春 130118)

0 前 言

边坡工程是建设领域的一项重要内容。由于边坡工程未能引起各方的充分重视，加之边坡问题本身的不确定性和高度复杂性，导致当前相关的边坡分析设计软件只关注某一具体问题，严重限制边坡设计效率和质量的提升。BIM技术是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整、与实际情况一致的建筑工程信息库。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，可以大大提高建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供一个工程信息交换和共享的平台，在建设过程中为实现“提质增效”和“绿色施工”发挥了重要的作用。近年来，BIM技术作为建筑行业研究的前沿与焦点，广泛应用于建筑、公路、桥梁等领域。在BIM理念蓬勃发展的形势下，应用BIM技术对边坡稳定性分析与变形监测、支护结构设计、边坡景观设计等问题进行研究是必然趋势。应用BIM技术建立三维地质模型，可以为边坡变形破坏过程与机制数值模拟分析奠定基础。同时BIM模型可以为边坡监测信息可视化查询分析提供平台。

1 BIM在边坡工程中的应用现状

徐典政等应用土木工程三维地质系统软件(GeoBIM)研究水利水电工程边坡三维工程地质模型建模的技术，给出了建模的基本流程、各种地质对象的建模方法以及建模得到的各种成果。在模型数据库基础上可以直接得到各类基础图件，同时可以在三维空间里多角度查看各地质对象与工程建筑的相互关系，为快速了解、分析各类枢纽区工程建筑物布置区的工程地质条件提供了基础。崔年治[2]结合当前建筑领域BIM的先进思想，提出了一些符合BIM思想的边坡治理分析软件的几种模式，并介绍了其中的实现方式和优势。石峰等[3]以南京某矿坑为研究对象，建立矿坑BIM模型，在此基础上进行工程量统计和造价分析，同时利用软件出图功能，得到不同区段的剖面图和相应的支护结构图纸，进行深化设计完成出图作业。此外，借助BIM技术预演施工方案，通过4D/5D的形式直观地展示现场的实际施工过程，提前发现施工中可能出现的问题，有效地控制工程的质量、进度和成本。最后指出，在复杂边坡设计中加入BIM技术可使概念化的图纸更形象化、具体化，工程量计算和变更实现“一处变更，处处改动”的功能。采用4D/5D进行施工前预演，能有效避免可能遇到的问题，采用可视化的技术交底能提高施工人员的理解，减少施工错误。

孙建诚等[4]基于IFC标准功能层和数据传输规则，给出了公路边坡BIM模型设计、施工和运维管养规范化技术路线，以实际工程案例对Revit和Civil3D在公路边坡BIM的应用中进行了对比。杨礼国等[5]完成了边坡支护结构的参数化三维建模和智能化设计，实现了支护设计方案的模板化关联、支护信息管理、工程量统计的功能，提出从模型表达到支护分类方式，再到属性存储和参数化设计的解决方案，最终实现BIM技术在边坡支护设计过程中的应用。贾巧志[6]借助BIM平台，结合三维激光扫描技术，重建挡土墙边坡三维模型，并提出基于模型面对比、监测点对比和特征线对比的变形综合分析方法，形成了一套可行的变形监测数据处理和分析的方法，提高了边坡变形监测效率和监测精度。邢进[7]依托某路堑挖方边坡防护工程项目，提出了边坡防护施工BIM模型建模流程，形成一套完整的道路边坡防护施工进度管理方法，解决了项目信息丢失严重、无法有效发现施工进度计划中的潜在冲突、工程施工进度跟踪分析困难以及在处理工程施工进度偏差时缺乏整体性等问题。卞友艳[8]以福厦铁路厦门北站项目为例，探索了在Bentley平台的Power civil软件中开展边坡工程建模的应用效果，重点介绍了采用Power Civil软件进行铁路工程边坡三维建模的基本流程、建模方法以及建模成果，为BIM技术在我国铁路边坡工程中的应用提供了技术路线和技术经验。

2 BIM在边坡工程中的应用前景

目前，BIM技术广泛应用于建筑、公路、桥梁等领域，取得了显著的经济效益和社会效益。但是，现阶段尚缺乏应用BIM技术解决边坡工程勘查、设计、施工、监测等方面问题的深入研究。鉴于此，结合现有研究成果，本文提出以下关于应用BIM技术解决边坡工程问题的建议。

1)基于BIM理念，应设计一款全面解决边坡工程问题的专业软件。当前，技术人员在解决边坡工程问题时，大多采用工具化软件，常常需要在不同软件之间进行信息交互，容易产生数据格式不兼容等问题，极大限制了工作效率的提高，增加了控制工程质量的难度，不符合未来科技发展的趋势。因此，基于BIM理念，结合计算机技术、大数据技术、云技术、虚拟现实技术等高新科技，设计一款专门解决边坡工程问题的软件，就可以实现以共享数据为连接纽带，贯通边坡工程信息的采集、模型的建立、稳定性分析与支护结构设计、绿化方案比选、施工信息管理、边坡稳定监测以及灾害预警各环节的全周期管理与维护，同时实现成果生成和交付的自动化处理。

2)进一步探索边坡工程三维建模技术。与建筑、桥梁等工业建筑不同，边坡是典型的复杂地质体。边坡岩体在内外动力地质作用下，内部遍布节理裂隙等结构面。特殊的结构特征是边坡变形与破坏规律十分复杂的根本原因。建立符合实际的边坡模型是开展边坡问题研究的基础，同时也是难点之一。因此，有必要深入探索边坡的三维建模技术。

3 结 语

应用BIM技术对边坡稳定性分析、主体结构设计、景观设计等问题进行研究是必然趋势。本文简要整理分析了BIM在边坡工程建模、分析、设计与施工各环节应用的研究成果。在此基础上，提出了两点应用BIM解决边坡问题的建议。可以看出，随着BIM技术的应用，能对促进整个边坡工程领域逐渐转型，实现集成智能化，应用前景广阔。

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