在基础设施施工领域，常用的开挖控制线放样方法有全站仪放样和GPS RTK配合计算机放样，这2种方法均需不断加密断面高程点数据或实地采集高程数据来获取开挖边线放样点数据。除了数据需反复测量计算不能直观反映超欠挖的缺点外，还需计算、测量人员有丰富经验，且数据处理效率极低，准确性和可靠性要经过多次复核才能得到一定保证 ^[1]。尽管上述放样方法具有各自优缺点，但所有传统的放样方法均需采集实地高程数据，而在倾斜度为80°～90°岩壁上反复测量获取开挖控制线坐标，增加了测量人员安全风险和测量难度，且无法满足岩壁高精度开挖的要求，只能粗略放线、采用扩大超挖方式满足最低空间要求，对施工进度和成本管控造成不利影响 ^[2]。

　　 从20世纪起，地面三维激光扫描技术因高效率、低成本、高质量的空间数据采集处理，协同GPS定位技术被广泛应用于测绘领域。近年来，在基础设施施工领域，地形地质复杂的项目越来越多，本文介绍一种基于BIM技术的百米深坑岩壁开挖控制线放样技术，其高效率、高精度、低成本的特点有效解决了复杂地形条件下岩壁开挖控制线难以确定的施工难题。

　　 长沙冰雪世界工程位于采石形成的矿坑上，矿坑类似椭圆形，长直径约440m，短直径约350m，深度达100m。上宽下窄，坡度较陡，坡角为80°～90°，上口面积约为18万m²，建筑物±0.000相当于绝对高程53.000m(黄海高程)。岩壁为微风化灰岩，单轴饱和抗压强度达60MPa以上，属于Ⅰ，Ⅱ类岩体，强度高。场地为典型的喀斯特地貌，溶洞裂隙发育，经雨水冲刷，导致岩壁怪石嶙峋，地形异常复杂，如图1所示。

　　 结构靠近岩壁一侧，各类构件不同程度嵌入岩壁，需进行大量岩壁切割作业，如图2所示。如何在地形地质复杂的岩壁上精确、快速找到开挖控制坐标是本工程施工中面临的一大难题。

　　 由于场地相对较平整，基本一步到位，实际开挖量也易获取。本工程均在垂直岩壁上测量放线，若采用传统方式，需对开挖处附近的场地高程加密采集，并尽可能反映场地实际情况，将得到的高程数据在CAD上还原，然后再去现场进行放线，反复多次后才能得到较准确的开挖控制点，每个构件切割前都要重复以上步骤来确定开挖控制点，工作效率低，势必影响现场进度。由于现场施工环境的特殊性，在倾斜度较大的岩壁上确定异形结构物空间开挖控制线难度很大。

　　 考虑到岩壁上测绘难度较大，拟采用三维激光扫描岩壁的方式获取数据，结合BIM模型之间的相对位置关系，反向计算岩壁开挖控制线。先在岩壁下方架设三维激光扫描仪进行数据采集，然后利用Revit软件建立复杂结构物模型并套入地形数据中。基于构筑物施工工艺确定的其所需工作面，基于地质勘察数据报告确定基坑开挖边坡坡率反向确定边坡开挖线。

　　 基于BIM结合三维激光扫描技术获取岩壁切割控制线的流程如图3所示。

　　 1)通过三维激光扫描仪获取近乎垂直岩壁的地形数据，降低测量人员测绘难度，形成岩壁开挖控制线的点云数据库。将拓普康GLS-2000安装在岩壁下方距岩壁20m的平台上。以保证三维激光扫描仪能完全获取岩面数据。在已有的2个控制点上架设棱镜，获取与工程对应的坐标系，将扫描形成的点云数据处理形成可使用的电子地形图。此方法收集的地形信息具有较高精度，有利于岩壁切割控制线的确定和开挖方案的形成。

　　 2)通过BIM软件，如Revit构建复杂的结构模型。将结构模型集成于Civil 3D地形数据中，通过相同的坐标系将BIM模型与扫描模型叠合，如图4所示。该模型可以直观展示结构与岩壁之间的碰撞关系，并对切割工程量提前预判，制定合理的工期及人、材、机等资源的安排，并为设计人员提供结构优化的依据。

　　 将三维激光扫描得到的点云模型，结合BIM软件建立对应的结构模型。以直柱开挖为例，根据复杂结构物与岩壁的相对位置关系及施工工艺工作面留设要求，输入最终完成面的柱脚坐标，即开挖坡脚线。因工艺要求，岩壁按10%比例放坡切割，或者按不同地质要求，选择不同开挖坡率，利用BIM技术反向生成同岩壁表面相交的闭合曲线 ^[3]，即岩壁开挖控制线，提取开挖线关键点空间坐标，利用GPS放样。过程中利用设备进行点位及高程技术复核，保障开挖一步到位。该方法可精确定位开挖区域，减小施工放样难度，直柱开挖流程如图5所示。

　　 同传统方法比较，即将三维激光扫描技术获取地形数据体系与普通GPS RTK设备采集地形数据进行对比:(1)技术层面运用三维激光扫描仪拓普康GLS-2000建立点云地形模型，在Civil 3D中处理生成电子地形图，用全站仪复测部分特征点，确保点云地形模型的精确性;(2)经济层面三维激光扫描技术能快速获取地形数据，相较于传统GPS RTK测量，工作效率提高了95%以上，将测量工作完成时间缩短80%以上。传统岩壁开挖线放样工艺，通过计算构筑物坐标和反复测算获取粗略的开挖控制线，需按照规范要求的1∶0.3边坡坡率进行开挖，以保证充足的施工工作平面，而该方法利用三维激光扫描仪获取地形数据及BIM技术，可以精确确定岩壁切割控制线，实现边坡坡率为1∶0.1的开挖工艺，高效率完成岩壁开挖施工 ^[4]。

　　 BIM实景模型在设计初期极大程度地提高了设计师的工作效率，设计院形成的施工蓝图只考虑结构稳定性及建筑美观性要求，而忽略了现场施工单位是否易施工。针对本工程复杂工况，利用BIM模型来检查与矿坑周围岩壁的碰撞，确定精确的岩石切割方案等系列反馈意见来推动设计院优化设计方案，减少对矿坑岩壁开挖量，从而实现节约建造成本、建设周期、保持原矿坑生态的目的。而针对特有的大跨度、高支模建筑物，BIM模型又为优化支撑体系搭设与拆除及稳定性分析提供数据模拟的基础 ^[5]。以地库桩基础为例，通过该模型，优化边坡桩位42根，取消桩位13根。上层村落优化全嵌岩斜梁5根，优化边坡放坡形式，共计节约岩壁切割量1 500m³，如图6所示。

　　 对于今后难以测量的区域，可进一步结合无人机倾斜摄影技术，生成三维模型文件，与设计模型整合，逆向对三维模型进行处理 ^[6]，形成区域表面放样点。基于百米深坑岩壁切割放样技术，在保证安全性、经济性和施工质量的同时，工期亦能大大缩短。其不仅适用于百米深矿坑，同时亦能适用于深矿坑、悬崖峡谷及城市地下综合体等深坑或建筑物主体逐层内缩的工程。