宋军
中铁大桥科学研究院有限公司 湖北省 武汉市 430050
摘要：针对工程的特点，通过无人机采集分析计算，并结合4D、BIM技术，提出基于BIM的桥梁工程复杂地形下的土方开挖计算应用流程并在酉水大桥进行示范应用，为本项目在施工方案的确定、机械设备的选取提供依据。
关键词：BIM; 土方计算; 采集计算;
1 引言
现实中的一些工程项目中，传统的土方算量通过GPS、全站仪、野外测量拿到测量数据，再根据不同地形使用不同土方计算方法，常用计算方法有体积法、断面法、方格网法。外业采集的高程点越多，高程点越密集，实际地形就与所得的模拟计算更加接近，土石方所得的计算就越准确然而传统土方计算一般为了保证计算效率，土方计算间隔都设置的比较大，这样就会导致计算精度较低，过程都是手动或利用excel函数计算，出错率高，误差大。利用地形数据快速准确的计算出土方量就成了人们日益关心的问题。
2 具体应用
针对本项目的地形复杂，土石方数量大，项目周期 紧张，对其进行准确的计算开挖面积，直接关系到工程量、施工方案的确定、机械设备的选取、施工工期的长短等多种因素。
为了保证土方算量的精确性，通过无人机倾斜摄影，对项目开挖范围内的航测数据采集及后处理。一方面导入4D-BIM施工管理平台中做参考，将信息与BIM双向链接，实现基于BIM的跨平台、面向多应用方的施工项目管理，包括施工过程模拟、进度模拟质量安全管理、资料档案等应用（如图1）
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图1 平台应用
另一方面通过测绘数据，生成测绘的地形三维模型进行土方的计算，核算开挖面积进行对比分析。
3 应用流程
（1）需求调研：通过与业主、各施工单位相关领导和管理人员交流和调查，了解项目的概况和设计、施工状况，分析需求和特点，确定需要解决的重点技术问题。
（2）项目部分别在2018年3月7日（完成清表工作）和10月14日（完成部分防护工程）通过无人机倾斜摄影进行原始地形及开挖后的地貌数据采集并处理导出相关勘测点文件；
图2 数据生成格式
（3）通过AutoCAD Civil 3D数据导入功能，导入无人机勘测点文件数据（X、Y、Z）；
图3 数据导入过程
（4）利用软件导入的数据分别创建开挖前和开挖后曲面模型，快速、直观的展现了原始地貌及现有地形的状况；
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（5）通过对原始地形及开挖后的地形进行曲面与曲面叠加，结合不同类型土质来设定对应的压实和松散系数及土方量的计算规则，来对土方进行计算；
图6 土方计算
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图6 土方计算
4 结语
本研究针对土方计算研究，计算输出的北边填方量挖方量为28129立方，该数据不包含实际完成边坡防护的混凝土方量115立方，故实际挖方量应为28244立方，而现场施工中计量挖方量为28580立方，计算的误差为1.17%，可以满足项目对土方算量的精度要求，为施工方案的确定、机械设备的选取提供依据。通过倾斜摄影等方法得到高精度三维地形数据，提高了采集的效率和精确度，并在高精度三维地形上进行工程项目设计分析优化，为工程项目全生命周期的应用提供了最佳解决方案，奠定了扎实的基础。