王亮 付恒得 聂向东 王伟财 吴建飞
中国建筑第八工程局有限公司南方公司 广东 深圳 518000
摘要：随着BIM应用技术的发展，建筑施工领域对BIM技术应用越来越多，本文主要通过利用BIM技术的三维模拟和可视化功能，论述BIM技术在岩溶地区基础选型中发挥的作用，从而达到降低工程建设成本、缩短工期、提升效益的目的。
关键词：BIM技术 三维模拟 基础选型 降低成本
前言：喀斯特地貌地下溶洞溶沟较多，地质情况十分复杂，结构基础下部遇溶洞率高，施工勘察完成后钻探成果数据庞大，处理相关数据繁杂，不同基础形式方案比较往往需设计人员大量的重复计算数据，重复工作容易增加数据处理失误的概率，方案比选数据叙述较多，对比不够直观，说服力差。随着BIM技术的发展与成熟，建筑领域应用BIM技术越来越普遍，利用BIM技术的三维模拟及可视化，将施工勘察钻探数据复杂地层构造进行三维模拟，通过标高分析，假定不同基础标高和基础形式，三维视角更加直观。可快速计算出土方及岩石开挖量，再结合基础理论量，可快速计算出不同基础形式的建设投入成本。通过BIM技术结合项目在岩溶地区基础选型中实际应用，有效降低项目建设成本投入，达到提升工作效率、事半功倍的效果。
岩溶地区由于地下地层构造复杂，地下溶洞发育，为保证建筑结构安全，岩溶地区基础建设投入成本巨大，工程建设中基础造价在项目总体成本投入占比较大，合理有效的基础结构型式的优化往往能节约大量建设成本、节约工期、增加效益。
一、传统基础选型工作的开展：
随着EPC工程总承包模式推广越发普遍，项目开工时往往只到方案设计阶段，总承包单位进场后，开始与各方参建单位着手进行施工图设计工作，首先走在最前面的工作就是建筑结构的基础选型工作。合理的基础形式从建设单位的角度出发可以降低施工建设成本，从总承包单位的角度出发在满足施工进度要求的同时，可以争取更大的效益，所以各参建单位权衡进度、效益、成本等方面在基础选型工作上会进行激烈的讨论。普通地形地貌环境下，由于地层简单，基础形式的调整几乎很难，但在岩溶地区具有地下的复杂性与不确定性因素，基础形式存在多样化。传统情况下各单位基本会遵循设计人员的设计方案，施工单位很难去说服建设单位和设计单位修改基础形式，结果会造成不必要的成本投入、效益流失和工期的不可控。
二、BIM技术在岩溶地区基础选型中的作用：
国家规范或者地方标准都有相关规定，在岩溶地区项目，设计单位根据勘察单位提供的勘察报告进行初步的基础形式设计，施工单位或者总承包单位根据初步设计图纸做施工勘察，对基础下一定深度和范围内探明是否存在溶洞或者不良地质等情况。施工勘察根据不同基础形式布置不同孔数和孔深进行作业，后期大量的数据需要整合和处理。由于设计人员前期任务重，与各专业沟通协调工作复杂，很难花大量精力处理相关数据。作为总承包单位如果此阶段在这种情况下利用BIM技术，根据施工勘察报告将复杂的地层岩面标高三维模拟出来，与设计沟通可以参考的几种基础形式，根据地层不同高度，再从工期和效益两方面推荐一种我单位认可的基础形式。利用BIM技术的可视化功能，从三维视角、剖面图、二维视图等，模拟不同基础形式和基础标高更加直观展现出我们的论述方案，让复杂抽象的数据可视化，从经济性、施工便利、形象展示等方面去让建设单位信服，让设计认可，从而带来更大的社会效益和经济效益。
三、BIM技术在基础选型中应用的难点：
BIM技术能在基础选型中发挥作用有很大的局限性，需要很多前提条件，一般在EPC工程总承包项目图纸处于方案设计或者施工图设计阶段，基础形式没有确定时，利用BIM技术进行方案论述增加说服力。再者利用BIM技术去论述基础选型，地层地貌需要有一定的复杂性，喀斯特地貌等岩溶地区，具有很好的应用效果，简单的地形地貌，BIM技术在基础选型工作中应用不明显。最后BIM技术在基础选型中应用时间非常紧张，需要施工单位或者总承包单位在施工勘察报告出来后的几天内，出具一份基础选型推荐方案，期间工作需投入相当的人力物力，各部门前期需要大量的联动、讨论、周而复始的计算和模拟，前期需要有经验的BIM建模人员、技术人员、预算人员、建模工具等，在短时间得出本单位满意的基础选型方案，经过与设计单位、建设单位多轮多次的讨论，最终达到我们项目要的结果。
四、工程案例：
以桂林某项目中的二号楼基础选型为例，该项目为EPC总承包工程，招标时项目仅在初步设计阶段，初步拟定二号楼基础形式为独立基础+防水板形式，持力层为较完整泥质灰岩。总承包单位中标进场后，积极开始准备二号楼施工图设计，由于桂林地区属于岩溶地区，根据地方规范要求，项目基础施工前需要对基础下部岩层进行施工勘察，以确定地下是否存在溶洞、软弱层等，根据规范要求，对独立基础开始进行布孔及钻孔工作，钻孔完成后，施工勘察钻孔数量达到362个。由于岩面起伏高地不同，如果继续按照初步设计按照独立基础施工，又要满足独立基础持力层的要求，还要满足工期节点要求，现场施工独立基础标高难以统一，整体基础阶段施工工期难以控制，单纯修改基础形式，没有相关数据支撑难以得到建设单位的认可。我单位BIM和技术人员根据施工勘察报告，对全部岩面数据进行数据提取，在软件中将各孔位进行定位搭建确定各孔位的XYZ坐标，从而形成点网模型，然后通过点网成面，进而形成一个完整的岩面模型。
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由于二号楼为一个职工宿舍楼，框剪结构，地下室部分仅为功能用房，无法用来停车，总承包单位拟将基础形式由独立基础修改为筏板基础，但是又不能增加很多工程成本，通过模拟不同标高进行经济性对比分析，最终将基础底标高抬高1m，通过减少的土方开挖量及岩石破除量来弥补基础形式调整所增加的成本，在不增加总造价的基础上，基础形式的修改得到各参建单位的一致同意，并对总承包单位利用BIM技术予以肯定，最终在不增加建设单位成本的情况下，总承包单位合理修改基础形式，在工期及效益上得到了实惠并获得了业主的表扬。
结语：EPC工程总承包模式的推广，一定程度上促进了BIM技术在建筑领域中的应用与发展，利用BIM技术在岩溶地区复杂地形地貌基础选型上合理的应用，可以在一定程度上降低项目在基础上的成本投入。从建设单位角度可以节约一定的建设成本，从总承包单位的角度可以选择在基础上少投入或者在基础选型上扭亏为盈，把相应的预算放到社会效益、经济效益更好的分部分项工程中。BIM技术在建筑领域的应用还有很多，需要进一步的研究和探讨。