童寅
长沙市规划设计院有限责任公司，湖南 长沙 410007
摘 要：随着地下空间不断的开发利用，岩土设计越发复杂。BIM是一种新兴技术，其可视化、模拟性、优化性、协同性、可出图性从理论上能够实现高度化的集成，共享信息模型，有利于BIM在全生命周期的有效使用。
关 键 词：岩土设计；虚拟设计；一体化设计；BIM出图
中图分类号：TU 753 文献标识码：A
1 引言
BIM信息模型以三维数字技术为基础，集成了建筑各种信息的数据模型，是对项目实体与功能特性的数字化表达。目前，传统模式已满足不了未来的发展需要，特别是建筑产业分散难以形成共享数据，信息交流落后、传递效率低、信息断层，以及“错漏碰缺”造成资源浪费。BIM技术先后列入我国的“十二五”“十三五”信息化发展纲要。随着复杂岩土设计的不断出现，显现出更多的需要：
（1）提供多方案比选；
（2）设计条件多次变更；
（3）设计工作的紧、急成为常态；
（4）环境复杂，既有建筑物、地下管网、临近地铁等对支护有很高的要求；
（5）岩土工程本身的复杂性、不可预测性，技术、经济控制难度大；
（6）协作单位对信息共享的需求。
与建筑、结构、水电、设备专业BIM应用的灼手可热相比，BIM在岩土领域尚处于起步阶段，针对岩土工程开发的功能模块有限。
2 BIM技术在岩土设计中的优势
BIM具有可视化、协同性、模拟性、优化性、可出图性等特点，在岩土设计中有以下优势：
（1）性能上使各方更好理解设计理念；
（2）效率上减少信息转换错误和损失，避免断层，比如支护结构、原有建构筑物、管线、地下水、岩层等复杂空间关系通过BIM无障碍沟通和共享；
（3）质量上减少错漏碰缺、浪费和重复劳动，提高效率；
（4）BIM技术能够提前预测成本和时间；
（5）利用多维信息模型直接生成图纸，与传统方法相比，基于BIM的岩土设计可避免传统设计中平、立、剖之间的相互矛盾，二维图纸与多维信息模型始终逻辑相关，设计条件变化，模型变化时，关联的图形和文档也自动更新【1】。
（6）BIM实现各专业间的协同和信息共享，使各专业在同一个基准平台上对基坑、地层及环境等相关信息共同设计，及时更新与沟通，实现信息共享，保证出图质量。
（7）实现虚拟化设计【1】。利用BIM强大的建模、渲染及动画技术，能提供岩土工程中各个阶段的效果图和动画，实现三维及影音交底，便于理解。
（8）岩土BIM设计的其它附加价值。BIM化的岩土设计可以传递给施工、监测、运维阶段，促进BIM在整个周期有效使用。比如施工阶段可以利用模型做进度成本模拟；监测阶段可以实现监测数据与模型的实时拟合。
3 BIM技术在岩土设计中的应用
3.1 岩土工程构件库
BIM模型的快速建立、信息传递等需要统一标准化的构件库为基础。
（1）标准化构件库使用的优势
1）在设计中可以直接导入相应族，修改相关参数即可，无需再重新建模，从而提升效率。
2）为日后的二次开发提供驱动的参数方法，确保开发的适用性，进一步提高建模速度和效率。
3）标准化构件库的建立，对构件的表现样式、显示形式等起到规范的作用，提高出图质量。
4）为模型的后续应用提供依据，如在工程量的提取时提前对参数进行命名统一的设定。
3.2 岩土工程设计方案的三维可视化
使用revit系列软件建立岩土设计的三维模型，并关联环境因素。以某基坑工程为例，如图1所示，在这个基础上还可以进行构件检查，提高设计质量。
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图1 基坑支护BIM模型
3.3 工程量及造价的应用
对设计中涉及的各构件进行定义，根据属性生成工程量明细表，目前常用的BIM算量及造价的三种处理方法：
（1）BIM软件自动算量+Excel处理+造价信息。此法是利用 BIM的自动算量功能输出数量，再在Excel中进行统计，然后再人工套定额。这种方法适用构件种类少，相对简单的项目。要求在统计时保证BIM模型的精细度、材料分类等要与清单计价规范高度吻合。
（2）通过插件把BIM软件与造价软件连接起来，保证信息无损传递。
（3）BIM软件与造价咨询软件对接。BIM模型建立后，在项目文件中通过对明细表的设定，比如关键字的过滤等操作，实现工程量的实时快速统计，这类工程量明细表都会在项目样板中提前设置。
3.4 可视化及三维技术交底的应用
技术交底中融入BIM技术，方便更好理解设计意图，减少信息传递的失真或错误。
3.5 BIM化的深化设计
复杂的节点设计中，可以通过BIM的参数化设计，快速实现新构件的创建，提高效率。
3.6 BIM在岩土设计出图中的应用模式
通过BIM建立完整的模型，对不符合制图标准及习惯的借助传统CAD补充，如图2所示。此法建模的要求高，需要在前期制作大量的标准构件模型。
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图2 BIM在工程设计中的应用模式[2]
4 BIM在岩土设计中需解决的问题
（1）转变观念：现阶段很多工程师没有认识到BIM的价值，大多认为使用BIM反而导致工作量的增加，或者认为BIM就是三维模型，就是效果图。
（2）岩土工程的复杂性：岩土工程中会牵涉到地质水文等专业复杂的知识，怎么使用BIM来进行信息化应用还存在诸多技术壁垒。
（3）收费及激励机制不到位：目前很多公开招标的工程仍要求提供2D的CAD图纸，建管部门、行业协会、业主等缺乏相应的激励及收费机制。
（4）岩土工程的特殊性：设计中普篇存在设计时间短，周期紧张的问题，初期运用BIM技术的协同必然会存在技术障碍，可能导致无法按时高质量完成任务。
（5）勘察领域的BIM相关标准有待完善。
（6）软件开发尚未达到系统成熟化。现阶段建模软件与设计软件往往是不同的软件，建模软件用于模型计算往往缺失，或者是不满足设计标准；而计算软件用于信息模型建立又还未达到BIM的使用要求；同时这两款软件间的接口还需要进一步打通。
（7）岩土BIM应用价值有待进一步积极推进。
（8）BIM在岩土设计出图中还存在诸多典型问题【3】：线型、字型等在部分功能中与二维制图标准不一致；对于轴网、标高等中间段部分无法隐藏或根据图面任意裁剪；在多文件关联出图时，构件间的显示处理不满足二维图要求，如梁板的融合等；一些标记、文字、注释等不满足二维出图要求，如索引、箭头样式、文字引线等；软件自动的构件在生成的平立剖面中与标准的二维图例不一致。
（9）适用于岩土设计标准化的三维创建。
5 结束语
BIM技术的发展给建筑行业带来了新的一次革命，虽然BIM在国内岩土界的发展还有亟待解决的诸多问题，但是BIM的特点与优势决定了其在岩土设计阶段的发展将走向集成化、信息化，提高质量和效率，改善沟通效果，加强质量控制。
参考文献
[1] 彭曙光.BIM技术在基坑工程设计中的应用.重庆科技学院报[J],2012,12（14）:129-131..
[2] 林孝城.BIM在岩土工程勘察成果三维可视化中的应用.福建建筑[J],2014,（06）:111-113.
[3] 中建《建筑工程设计BIM应用指南》编委会.建筑工程设计BIM应用指南[M].第一版，北京:中国建筑工业出版社,2014.