摘要：随着国内经济的高速发展，人们物质水平的提升，人们追求的精神文明建设日益增多，越来越多承载着精神文明建设的公共建筑进入人们的视野，特别是大剧院、科技馆等带有明显精神文明标志的建筑正进一步填充城市的繁荣。为了节省地上空间及各城市对公建高度的要求，大剧院等建筑需要更多的地下空间，增大了土方施工的难度，而且大剧院等建筑的标高要求复杂，进一步增加了土方施工的难度；近年来随着BIM技术的深入发展，BIM技术的价值越来越多被认同，BIM技术的三维可视化可以使得施工单位更加方便深入的理解设计意图及更加便捷地施工和检查；复杂的公建已经越来越依靠BIM技术。
关键词：公共建筑；土方施工；复杂标高；BIM技术。
Abstract：With the rapid development of domestic economy，people's material level has increased，people's pursuit of spiritual civilization construction is increasing，more and more is bearing the weight of the public building of spiritual civilization construction into people's field of vision，especially grand theater，science and technology museum with visible signs of spiritual civilization construction is further fill the prosperity of the city.In order to save space on the ground and from city to city for public height requirements，the construction need more underground space such as theater，increased the difficulty of the earthwork construction，and the building complex of the elevation requirements such as theater，further increasing the difficulty of earthwork；With the further development of BIM technology in recent years，the value of the BIM technology is more and more recognition，BIM technology of 3 d visualization can convenient construction units to deeply understand the design intent and more co nvenient to construction and inspection；Complex public buildings are increasingly dependent on BIM technology.
Key words：public buildings；Earthwork construction；Complex elevation；BIM technology.
1、引言
随着生活质量的提高，人们开始更多地追求高品质的生活，现代公共建筑对空间的需求日趋复杂。在这种背景下，建筑工程施工逐渐发展为一项复杂、精密的技术，而其中最初及不易控制的部分——土方开挖工程更是被要求标高进一步精确，成为一项需要精细组织、综合协调的工作。由于二维图纸只能根据平面图纸给出剖面大样，能够反映出抽象地效果，不能得到实体效果，使得设计意图不能得到充分表达，非常不利于施工单位地标高及节点地控制，容易造成超挖现象，造成工程成本地提高，这些现象在一些复杂地下结构中体现的更加明显。
正是上述情况的不易解决，BIM技术得到了土方开挖工程越来越多地关注；BIM技术是一种多维（三维空间、四维时间、五维成本、N维更多应用）模型信息集成技术，可以使建设项目的所有参与方（包括政府主管部门、业主、设计、施工、监理、造价、运营管理、项目用户等）在项目从概念产生到完全拆除的整个生命周期内都能够在模型中操作信息和在信息中操作模型，从而从根本上改变从业人员依靠符号文字形式图纸进行项目建设和运营管理的工作方式，实现在建设项目全生命周期内提高工作效率和质量以及减少错误和风险的目标[1]；BIM的含义总结为以下三点：
（1）BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。
（2）BIM是一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，提供可自动计算、查询、组合拆分的实时工程数据，可被建设项目各参与方普遍使用。
（3）BIM具有单一工程数据源，可解决分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题，支持建设项目生命期中动态的工程信息创建、管理和共享，是项目实时的共享数据平台[1]
2、BIM技术在工程中地应用
（1）工程概况
日照科技文化中心项目位于山东省日照市青岛路以东、奥林匹克水上公园以西、太阳广场以南、植物园以北区域，包括大剧院、未来馆、半月广场及酒店等，其中大剧院地下三层，地上五层，局部六层，最低点标高为-18.3m，最高点标高为31.4m；基础由7块不同底标高的筏板组成，分别为18.8m、-14.5m、-12.2m、-11.68m、-8.85m、-8.65m和-6.8m，如图1，大剧院基础底面积为1.45万平方米，其中-8.65m筏板面积为0.56万平方米，-6.8m筏板面积为0.38万平方米，剩余约0.5万平方米内共包含5个不同标高，面积小、标高多、落差大是该部分的施工难点，特别是大剧院台仓集水坑为坑中坑，300平米内由6个标高组成，如图2，现场精确开挖极为困难。
图2 大剧院基坑处标高
Figure 2 Elevation of foundation pit of grand theater
采用传统开挖方式，一般先运用CAD根据外扩距离及开挖上口高度计算上口开挖距离，创建外扩轮廓，并进行线条裁剪，形成开挖外轮廓示意图，图中标注距离，采用经纬仪及全站仪对开挖边线及标高进行定位，现场需要施工员、测量员等多名现场人员进行配合，指挥土方机械进行开挖。
以上述方式开挖，虽然操作简单，但需要绘图人员、现场管理人员及土方开挖人员具有超强的抽象思维想象能力及较高的理解能力，过程当中特别容易出现错误，即便绘图人员进行过程检查、纠偏，在工期紧张的前提下也难免出现超挖和错挖现象，造成工期的滞后及费用的增加，降低项目的生产效益。
为了避免以上情况的出现，以及缩短工期，确保施工的精确度，避免出现超挖及错挖现象，项目部创建BIM工作室，采用BIM技术依据图纸创建土方开挖模型，并进行项目会审，确保模型精度符合设计要求，对现场施工人员进行了三维可视化交底。
（2）土方开挖中的BIM技术应用流程
1）、项目部根据公司制度要求，组建BIM工作室，BIM工作室人员根据基础图纸及节点大样，创建基础的BIM模型，并邀请总工、大剧院责任工程师进行模型审核，如图3、图4。
图4 基础底部
Figure 4 Basic bottom
2）、待审核完成后，组织A区现场施工人员及土方施工人员进行三维可视化交底，过程中发现，该模型为基础成型模型，模型表达出的是浇筑结果，相当于加工过程中的成品，而土方开挖相当于模具，该模型能够在开挖过程中起到一定作用，但是不能直观反映土方开挖后的形状，于是项目部根据该需求，责令BIM工作室根据基础模型，采用逆向思维，创建土方开挖模型，并进一步明确，创建的土方开挖模型，能够表明各部分基础的开挖深度及标高，创建各部分的集水坑，及根据大样，深化不同标高相交部分，开挖模型应当具有实际指导意义。
BIM工作室根据上述要求，开拓思维，发挥想象，依据基础模型，反向创建土方开挖模型，根据Revit软件中的体量命令，通过推拉、连接、剪切等命令，完成对大剧院基础土方开挖的BIM模型，如图5.
图5 开挖BIM模型
FIG.5 Excavation BIM model
模型创建完成后，由总工及大剧院责任工程师进行审核，对于不同的标高、基础边界以及开挖坡度进行确认，对于发现的问题，BIM工作室成员对问题立刻修改，并重新进行审核，保证审核完成后模型精度达到施工要求。
完成后的模型对不同部位的标高进行标注，对测量人员、专业工程师及土方施工人员进行三维交底，如图6、图7。
Figure 8 Earthwork excavation
过程根据实际情况，进行开挖作业，在将BIM模型作为参照的情况下，土方工程施工顺利，由于区域内限行等原因，计划施工35天，实际施工20天，有效缩短了工期，并过程当中没有出现返工、超挖、错挖等现象。土方开挖玩成后，项目部对BIM工作室的工作予以高度赞扬，并要求后续土建施工继续采用BIM技术。
3.总结
复杂标高情况下的土方开挖工程，通过采用BIM技术，三维模型的交底，不仅仅缩短土方开挖工程工期，更避免了土方开挖过程当中的错挖、超挖及返工现象；不仅节约了工程的过程成本，更展现了公司的实力及提升了企业形象，得到了业主单位的一致赞扬，为进一步开拓市场打下良好的基础，为全面开展BIM技术，向更高端BIM技术领域迈进，走出了坚实的一步。
4.下一步打算
随着BIM技术的不断发展，工程当中的应用愈发频繁；近几年建筑业管理水平、管理意识的不断提升，基于三维状态下的BIM技术应用在建设全过程必定能够得到迅速的普及。
BIM技术作为一项新的建筑施工技术，正不断深入建筑业管理当中，谁掌握了BIM技术，谁就立于不败之地；我们将进一步深入学习BIM技术，在其发展中不断学习、创新，为全面使用BIM技术夯下坚实的基础，为行业的BIM技术发展做出应有的贡献。
论文作者:巩明远,
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/17
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