山地建筑因其独有的建筑形式和良好的自然风光，满足了现代人追求自然的居住理念，成为时下最为热门和流行的居住选择。而由于山地特有的地貌特点，土方工程量是设计方案比选和工程成本控制所考虑的重要因素。因此，在设计、施工过程中，如何加强对山地地势的合理运用，尽可能减少土方填挖量，就成为山地建筑设计的关键。

绿地白鹿雅苑项目BIM工作由北京住宅院科研中心承担，项目团队从前期地形测量到后期室外管线综合全程参与，充分体现了北京住宅院“一体化设计”的强大优势。

项目概况

绿地白鹿雅苑项目位于河北省平山县温塘镇鹿台村西南，在白鹿温泉景区范围。作为4A景区的白鹿温泉景区，是石家庄、太原、保定等周边大中城市人群休闲度假的主要目的地之一，交通可达性好，自然环境优美。本项目总建筑用地面积224752㎡，总建筑面积271289㎡。产品功能分为小高层住宅、叠墅、合院、商业、社区配套、地下车库等。

图1 白鹿雅苑项目实体模型图

图2 项目效果图

项目场地山地内部地势复杂、起伏较大，存在诸多陡坎、沟壑。导致高程变化剧烈且零碎无规律。建筑由高层和合院组成且部分高层下满铺地库，建筑之间联系紧密，内部采用挡墙来解决高差变化，一个位置高程的改变就可能带来相邻道路及合院和地库高程的变化，项目土方工程量较大。

图3 项目场地原状

BIM在土方工程中的运用

山地建筑中，土方算量是决定工程费用概预算和设计方案选优的重要因素，计算精度的高低直接影响整个工程的建设工期和成本。

传统的土方平衡设计仅停留在“方格法”算量上，主要依靠各施工单位技术人员的经验进行调整，已不能满足此类大型山地建筑开发项目土方工程施工节地、节材的需求。而BIM技术通过信息化技术建立项目的参数化数据模型，能实现土方工程量快捷精确的计算，提前预知设计和施工中可能遇到的问题，优化设计方案，减少土方工程量，提高施工效率，降低成本，并且能做到“实际与模型的精确对应”和“所见即所得”。

本项目BIM技术运用目前精度最高的无人机设备，直接将现状地形进行复原拍摄扫描，经信息处理后，形成真实的三维地形信息模型，再结合根据总图设计条件搭建的BIM地形模型，将两种模型结合并进行运算，可以得出相应的土方量，服务于后续的土方工程。

（1） 利用无人机航拍及点云三维成像技术形成模型数据

图4 无人机航拍设备

图5 无人机航拍录像

（2）将影像资料通过软件处理生成原始地貌模型

图6 影像资料生成原始地貌数字化模型

（3）根据设计图纸搭建BIM地形模型，与原自然地坪模型结合并进行运算，两模型的差异量即为土方填挖方量模型，利用Revit直接导出报表得出土方填挖方量。

图7 设计模型与自然地坪对比，生成土方填挖方模型

（4）根据BIM填挖方模型，调整总图和建筑结构方案，并经过二次迭代得到优化解。

图8 填挖方模型二次迭代优化

采用BIM技术配合设计进行土方计算，具有可视化、快速、精准等特点。不但有利于缩短设计周期，而且通过精细化设计，将地块的设计标高做到极度贴合原始地形，大大降低了土方填挖量，进而节约土方成本，缩短施工周期，有利于高周转地产项目的顺利推进。

本项目通过BIM技术的应用土方填挖量从最初的1606852m3减少到822467m3。直接减少784385m3土方填挖量，其中，节约填方量323133m3、挖方量461252m3，合计节省土方成本约1500万元，缩短施工周期三个月以上。

BIM填挖方施工模拟

设计方案确定后，基于BIM模型，通过建筑单体模型与场地的综合运用，可进一步优化项目施工现场布置、施工便道规划，确定土方堆叠位置，编制土方施工进度计划，在模型中实现场地开挖、平整和回填施工模拟，从而确定出性价比最高的实施方案，并对施工过程进行全程监控。

图9 BIM土方施工模拟

结语

山地建筑地表高低起伏、地形高差大、地貌类型复杂，势必牵涉大量土方施工，因此土方工程施工周期长、成本高。北京住宅院科研中心团队运用BIM建模的方法模拟土石方开挖与回填，在直观有效地开展土石方的挖运分析与运算基础上，做到土方工程量计算的精确化与精细化，指导设计方案的优化，对项目成本管控发挥重要作用，为山地建筑项目的降本增效夯实基础。

（责任编辑：何雯丽）