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摘要：传统施工中基础开挖有多个基坑部分相互重叠、剪切时的测量放线始终困扰现场技术人员，文章分析了使用传统方法测量放线的弊端，并通过工程实例介绍了应用BIM技术辅助基础造型精准开挖过程中所带来的准确、可视化及施工成本的节约。
关键词：BIM技术；基础造型；施工应用
1 引言
在进行土建施工现场布置的过程中，应用BIM技术可以实现对施工现场建筑物以及环境的准确模拟，并避免其在进行模拟施工的过程中产生安全以及其他问题。为此，就需要对BIM技术在土建施工现场布置中的应用进行分析与探讨，以提高土建施工项目的展开效率，实现对施工成本的科学控制。
2 关键技术
1）Dynamo识别的是数据，不是图纸。Dynamo识别的是CSV，Excel格式的表格文件或其他方式的数值，而桩基项目提供的是一般CAD格式的图纸，如何将CAD中的有效信息转化成为Dynamo可识别的数据是开展建模工作的前提。2）如何通过Dynamo工作流实现智能化桩基建模。Dynamo软件本身不具备建模功能，需要通过编码形成命令块，再通过多个命令组合成工作流来实现智能化建模。3）地质模型与桩基模型分别在不同的软件中建模，如何实现模型的无损整合。地质模型在Civil软件中建模、桩基模型通过Dynamo在Revit软件中建模，如何将不同软件的模型无损整合，是实现后续数据提取及其他BIM技术应用的关键问题。
3 传统基础开挖上遇到的问题
3.1 基础开挖精度低、造型参数不满足设计要求
在传统施工中，对基础、集水井、电梯井基坑的造型，测量人员只能根据二维图纸想象或者自己手绘出三维图形辅助理解基坑的实际模型，这种方法适合于简单的独立基坑或者不超过两个基坑部分重叠的情况，一旦遇到两个以上的多个坑套坑的情况就无法想象或绘出实际的造型。不同深度或者不同放坡角度的基坑相互部分重叠时的交线为空间上的斜线，传统模式下测量人员是不易精确定位，这样就会导致出现开挖出来的基坑精度非常低，严重时会使得基坑的尺寸、坡度、标高等不符合设计要求。
3.2 测量数据计算繁琐
传统施工中，基础开挖的控制参数数据都要通过测量员计算得来，在计算过程中稍有不慎就会出现错误，特别是多个基坑相互交叉部分重叠的时候，非常考验测量员的计算能力以及空间想象能力，出错的几率较大。
3.3 基础开挖不精确导致施工成本的增加
多基坑相互交叉、部分重叠的时候，传统测量放线上若要计算出交界线的位置、尺寸、标高等非常困难，这就会导致开挖时的参数控制不好，为了满足设计参数要求，通常情况是选择超挖或扩挖，这样造成的后果就是增加挖方量、机械台班，超挖或扩挖部分在混凝土浇筑时会使得混凝土的量比图纸预算量增大，直接导致施工成本的增加。另外，由于测量放线的不准确，造成基坑造型尺寸不符合设计要求，待到钢筋绑扎时才发现问题，直接会导致该部位的防水等工序返工，最终会造成工期的损失及成本的增加。
4 BIM技术在桩基工程中的应用
4.1 机械设备与材料堆场的布置
基于BIM技术的模拟，能够帮助施工单位在进行塔吊、施工电梯等大型机械设备的布置时，实现的对其使用数量的合理控制，从而控制工程的成本，提升土建施工的效益。
以某施工项目为例，其在未使用BIM进行施工现场布置时，预估工程需要使用到7台塔吊6台施工电梯，但在基于BIM进行施工现场的布置模拟后，发现只需要设置5台塔吊与4台施工电梯便可以满足实际施工的需求，从根本上实现了对工程成本的提升。此外，对于大多数施工现场的布置而言，由于在施工的过程中，其场地内的建筑物相对密集，导致了其堆放建筑材料的场地往往较小，使得进行材料堆场的布置往往具有一定的难度。而通过BIM技术的应用，能够基于对施工场地的直观展示，帮助相关人员进行施工场地的合理规划，以实现对施工场地面积的最大化利用。
4.2 围护结构模型
（1）三维地质模型。传统的勘察报告采用大量繁琐的柱状图、剖面图、钻孔平面图来表现地质地层构造，工作量大且易出现偏差。我们通过BIM技术建立了三维地质模型，模拟土层与岩层的分布，同时根据已有设计图纸建立了桩基础模型。多专业进行整合，实现了基于BIM的三维地质模型的桩长校核应用。（2）场布模型在项目中，场地面积虽大，但能够用来施工作业的面积却很少，使用了BIM技术模拟现场施工环境，根据不同工况对总平面布置实时进行动态调整，合理安排施工机械，在节约资源的同时保证了现场施工有序进行。
4.3 模型整合
考虑到后续需通过Dynamo进行数据提取，本文采用Revit作为模型整合平台，地质模型需通过Dynamo将Civil3D中导出的地质实体转为Revit中的常规模型族。实体转化工作可调用Revit中的材质库功能为地质模型添加真实的材质。转化过的地质模型以族的形式存在于项目中，可以重新进入族编辑模式来进行“空心剪切”等操作。选择Revit作为模型整合平台，使用剖切框或者剖切面去查看任意地质断面与桩的交互关系，使得隐蔽的地下构造变得更加直观，便于现场施工人员更好判断桩基的位置关系，避免因为孤石或夹层造成的工程桩成孔错误，方便预估工程难度。
4.4 数据提取
1）桩基深入各地质层长度数据提取。通过Dynamo编制提取桩基深入各地质层的长度数据的工作流，对桩基设计图纸进行复验。计算桩基础埋深就需要得出桩基与每一层地质曲面的交点坐标，实现了两软件之间的数据互通。再通过Geometry.Intersect节点获取桩基与地形曲面之间的交点坐标，提取坐标中的高程Z值并添加桩顶标高和桩底标高，进行错位相减即可得到桩基在各地质层中的长度数据。2）土方分层开挖工程量提取。基坑开挖土石方量的核算往往是工程造价中的争议焦点，通过Dynamo对模型进行布尔运算，得到各地质层的土方开挖量。通过Revit创建与基坑开挖体积一致的整体模型，然后分别在Dynamo中导入地质模型及基坑开挖模型，通过Solid.Difference计算二者的布尔差集即可得到开挖后的地质模型，最后计算开挖前后的地质层体积并导出到表格中。通过这种方法在基坑开挖前就可以大致确定土石方量及土石比，方便现场合理调配机械设备和安排工期，提高了基坑开挖的施工效率。
5 结束语
BIM技术在本项目桩基阶段的三维地质模型建立校核桩长、施工场地布置、桩基跟踪的质量精细化管理，以及在工程进度动态化调整等方面的应用，已初步体现出BIM技术相比传统施工管理的优势，进而缩短了工期，提高了工作效率，保证了工程质量，降低了施工成本。
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