无人机+BIM技术在复杂深坑地形中的应用

摘要：凤凰天坑景观公园项目坑内壁地形陡峭、基坑深度大、作业面狭窄、无可靠施工道路，复杂的坑内地形给项目施工带来前所未有的挑战。利用无人机+BIM技术，通过实景建模、三维场地布置、碰撞检测、可视化交底等一系列应用克服因地形因素带来的施工难题，做好项目的资源分配，提高施工效率。

关键词：BIM技术；无人机；深坑复杂地形；实景建模；碰撞检测；施工效率

1. 引言

随着建筑产业发展，建筑规模和施工难度不断增加，一些超级、特级项目频繁出现，深基坑、高大模板、超高脚手架等高难度施工技术日趋常态。为施工任务合理有序进行带来巨大挑战。因此，必须引进新技术以满足施工任务多样化的需求。

BIM技术通过建立建筑模型，反映建构筑物特定时刻的真实信息，通过施工模拟进行“预施工”提前暴露并解决施工难题，确保生产活动高效顺利进行。 2.工程概况

凤凰县山江镇特色小镇建设工程天坑公园位于湖南省凤凰县山江镇黄毛坪村，天坑公园原址为一面积6254.8m2的深坑，深度达26m，坑内坡度大部分为70°以上，截面为直径83m的圆形，内壁被茂密植被覆盖，地形复杂。

本工程由中建三局工程总承包公司负责施工，公园呈阶梯型布置，分13层，是集广场、花园、道路、凉亭、瀑布于一体的综合公园。

图2 整合模型效果 3.工程难点

天坑公园原址基坑内壁陡峭，深度较深，同一立面上多工种多工序同时作业，各级挡墙随内壁为圆弧形曲线。这样的现场环境导致本项目工程难点可以归纳总结为：土方测量难度大、工序安排复杂、工程量难估算。 3.1土方测量难度大

项目基坑内壁陡峭，高度落差大，植被茂密，场地内遍布碎石，且表层土较为松软。该场地条件下，通过传统全站仪测量获取的数据受系统误差和随机误差影响较大，不利于施工策划及工程算量。 3.2工序安排复杂

本工程共设计13级挡墙，采用碎石填筑。作业面在深坑内为垂直分布，同一立面上包含塔吊、挖掘机、装载车、填筑工人等，施工作业面较多，工序穿插复杂。

3.3工程量难估算

本工程挡土墙分13层布置，多为不规则结构，算量较困难，基坑超挖、欠挖等因素导致的零星工程量变化难以确定。 4.BIM技术应用

4.1无人机建模辅助场地分析

鉴于天坑公园原址复杂的地质条件，传统测量方式难以提供可靠的地形数据。利用无人机对场地分别进行垂直及左右倾斜45°的方式进行拍摄。调节无人机飞

行速度及拍照频次，使所拍摄照片的旁向重叠度达50%，航向重叠度为80%。利用PIX4D或SMART3D处理影像信息，生成数字正射影像（DOM）和数字高程模型（DEM）影像图，结合GPS信息，可得到附带坐标的且还原度较高的表模型。 利用SMART3D自带土方测量工具，划定基坑范围，自定义坑底为体积起算面，测算土方开挖方量，并通过调整采样距离，使体积测算更加精确。

图5 SMART3D土方算量

依据施工进度，同步更新无人机航拍影像，随时关注场地变化，为进出场道路设置，堆场划分，施工作业面提供准确直观的三维模型。

高度还原的实景模型可以为安全防护、防洪、应急逃生方案制定提供真实可靠的现场资料，降低勘察人员安全风险。提取模型中点云数据，导入civil3d进行汇水分析，设置合理的排水路径，避免雨季场地积水给工程带来不必要的损失。

图7 施工模拟

4.3BIM算量控制成本

利用BIM技术，建立精度较高（LOD400）的挡墙模型，以解决该项目挡墙种类多，数量大、难以计算工程量的问题，为项目物资采购提供数据支撑。缓解塔吊吊运压力，降低安全事故发生的概率。

图9 部分挡土墙及底板材料 5.结语

本文通过无人机建模及BIM技术在项目的实际应用，确定了BIM技术在复杂深坑地形中的应用思路。从施工部署、现场分区、进度控制、精准算量等角度实现了BIM技术与现场施工的深度融合。基于BIM的技术管理应用，带来的不仅仅是更加先进、更加高效的软件技术，更多地是对其传统的工作方式、工作流程、管理模式的一种变革，打造出了一种新的项目管理运作模式。

凤凰天坑公园在总承包施工管理过程中通过应用BIM技术手段，使其在建设过程中显著提高生产效率、节约成本、缩短工期，经过统计，排除约20%的图纸错误，节省约3%的工期及成本。 参考文献：

[1]朱世彬.上海世茂深坑酒店总承包管理过程中的BIM技术应用_2016 [2]王友群.BIM技术在工程项目三大目标管理中的应用[D]重庆大学，2012. [3]叶浩文、邹俊、孙晖等.基于BIM的施工总承包管理系统研发与应用[J].施工技术.2016，45（12）：29-33 作者简介：

方长江，男，1991年12月出生，湖南省长沙市长沙县华润置地广场，邮编410000。