BIM+物理探测技术在复杂地下工况条件下的应用

 BIM+物理探测技术在复杂地下工况条件下的应用

王硕,翟宇 ,段虎林,魏红,孟良宇

中国建筑第八工程局有限公司华北分公司 天 津 300450

摘要：随着近年BIM技术水平不断发展，BIM应用方向也面向更多领域，实现各专业全面应用。土方工程对于线性工程来说是施工重点，同时也是主体阶段能否顺利开展得前提。基于此，本文针对线性工程中的河道项目进行分析讨论，                                                                                                                                                                                                                                                    探讨通过BIM模型结合物理探测技术在土石方工程中的管理应用，以期能够对BIM技术在线性工程中的应用进行推广。

关键词：BIM技术应用；物理探测；地质分析；BIM可视化

引言

现阶段部分线性工程也采用了物理探测技术但是也仅限于以传统的二维数据形式来表达，包括地质勘察报告书、土层断面图等。二维传统数据在曲面错层位置容易计算偏差并且二维图纸无法直观体现河道整体效果。

基于此本文将讲述通过传统物探模式结合BIM技术在玉带公园南北排干渠直线段项目的实际应用，通过BIM技术中的可视化的表达方式对比传统的物探模式。

1工程概况

玉带公园南北排干渠直线段项目（以下简称玉带公园项目），位于雄安新区昝岗组团雄安站高铁片区，建成后既是雄安新区昝岗组团雄安站高铁片区防洪排涝的生力军，也将成为雄安地区的亲水休闲的水滨名片。

项目总建筑面积9.8公顷，其中南北排干渠总长约3千米，项目包含水利工程、绿化工程、土方工程、园路广场工程、景观构筑物及配套设施工程、灌溉工程、照明工程及弱电工程，项目建设承担雄安新区昝岗组团雄安站高铁片区排水防涝的重任，为高效推进新区防汛工程，描绘“水城共融”的生态雄安底色具有重要意义。

考虑到土方工程是项目的重点工程，同时也是主体能否顺利开展的前提，项目考虑通过物理探测对干渠进行雷达检测。

2BIM+物理探测技术在复杂地下工况下的应用

传统的物理探测有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探等，项目采用地震勘探利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘探地下的地质情况。通过多次雷达探射得到最佳的雷达波普图像，分析图像中土层参数，不同区段土层地质结构不同，施工所选设备也不同。以下为南北干渠土层区域划分

①2 素填土层：黄褐色，稍湿，局部以粉性土为主，局部以粘性土为主，土质不均含建筑垃圾，层厚0.50~2.70m，层底高程 7.90~5.44m，普遍揭示。

①3耕植土层：黄褐色，稍湿，以粉性土为主，土质不均，含植物根系，层厚0.5m 左右，层底高程 6.89~-6.18m，局部揭示。

②1新近沉积粉质黏土层：黄褐色，稍湿，可塑～硬塑，土质不均，含铁质，局部夹粉土薄层，粉黏交互，一般层厚0.50~5.20m，层底高程 6.42~0.90m，普遍揭示。

②2新近沉积粉土层：黄褐色，稍湿，稍密，土质较均，含铁质，局部夹粘性土层，一般层厚0.60一-8.20m，层底高程 4.93～-1.06m，普遍揭示。

②4一般沉积粉质黏土层：黄褐色，稍湿，可塑一硬塑，土质不均，含铁质，夹粉土层，局部为黏土层，一般层厚0.50~-5.30m，层底高程 3.49~-0.75m，普遍揭示。

②5 一般沉积粉土层：黄褐色，稍湿，中密，土质较均，含铁质，局部粘性土层，一般层厚060一5.40m，层底高程 1.22~-3.25m，局部揭示。

7粉砂层：黄褐色，稍湿，中密，含铁质，以石英长石为主，局部粘性土层，一般层厚 0.50~4.60m，层底高程-0.35~--4.62m，局部揭示。

③4 粉质黏土层：灰褐色，稍湿，可塑-硬塑，土质不均，含铁质，夹粉土层，局部粉黏交互，一般层厚 0.80~10.60m，层底高程-2.90～-7.82m，普遍揭示。

上更新统 （Qp)

1粉质黏土层：黄褐色，可塑，土质较均，含铁质，夹锰质，夹粉土团，无光泽反应，一般层厚 0.80-7.40m，层底高程-5.88~-13.08m，普通揭示。

2粉土层：黄褐色，稍湿，中密，土质较均，含少量粘粒，一般层厚 0.60~3.10m，层底高程-7.03--12.63m，普遍揭示。

⑤1粉砂层：黄褐色、交白色，饱和，密实，砂质较纯，以石英长石为主，一般层厚 140~5.30m，层底高程-9.40~-16.96m，普遍揭示。

⑤2中砂层：黄灰色、交白色，饱和，密实，秘质较纯，以石英长石为主，一般层厚 110~6.30m，层底高程-12.8--17.84m，普遍揭示。

⑤3粉质黏土层：黄褐色，可塑-硬塑，含云母和铁氧化物，含姜石，局部为粉土层，一般层厚110-47.70m，层底高程-16.28--18.32m，普遍揭示。

根据土质报告和现场施工情况考虑到灌注桩和钢板桩数量比较多，项目采用BIM可视化得形式直观的展示地形曲面构造、标记构件位置。采用离散光滑插值技术依托物探土层数据利用Civil3D软件建立不同地层曲面，从曲面提取实体建立三维地质模型。通过一段一剖面的形式，生成197个地质断面，将每层土质按照不同颜色区分，并在图层中将灌注桩和钢板桩点位信息标记，为设备选型、钢板桩及灌注桩施打提供有利依据。

通过多次物探热力影像对比，发现地下管线、障碍物较多，不利于土方开挖，为了减少土方开挖成本，提取物探报告中地下管线位置信息，绘制BIM模型，将暗渠段地下管线与周边构筑物基础以BIM模型方式体现。在建模过程中发现管线与河道底板顶板碰撞51处，与灌注桩、钢板桩碰撞93处。对碰撞问题形成图纸会审记录并进行设计反馈。经与设计确认在不影响主体河道承载力的情况下，对灌注桩、钢板桩进行偏移施打，对地下深度、碰撞点位较多得钢板桩进行位置调整，由原来的20米深度拔升到15米。以BIM模型代替传统的CAD二维图纸，直接展示问题，分析问题，解决问题.

结语

物理探测技术应用于线性河道勘察地下地质结构，通过数据分析，得到地质断面图、地下障碍物波位图等数据报告。该技术避免了因土方作业盲目施工所造成的损失，减少了施工成本，物探技术融合BIM可视化技术将原有的数据报告以模型的方式体现，更加清晰的让项目管理人员和业主了解现场施工形式。

参考文献

[1]彭建林.基于BIM的三维地质建模[J].建筑结构,2020(03):118-121.

[2]王韵.基于探地雷达的水库坝前淤积土沉积规律研究[J].水土保持学报,2021(04):153-158.

[3]朱瑞.基于三维高密度电法的地质BIM模型应用研究[J].地球物理学进展，2021（5）:2265-2273.