BIM技術在深基坑施工階段的應用研究

張靜

摘 ? ?要：近年來，城市的交通和空間壓力不斷增大，環(huán)境污染日益嚴重，大力發(fā)展地下交通和空間的建設變得十分必要和緊迫。深基坑是指開挖深度超過5m（含5m），或深度雖未超過5m，但地質條件和周圍環(huán)境及地下管線特別復雜的工程，通常來說施工區(qū)域都非常狹窄。隨著BIM技術的出現(xiàn)，如何將BIM技術應用到深基坑施工中是很有必要去研究的，這將極大地推動深基坑施工進程的順利進行。文中介紹了BIM技術極其特點，分析了BIM技術在深基坑施工中的優(yōu)勢，并建立了基于BIM的深基坑優(yōu)化模型，將BIM技術應用到深基坑施工中。驗證了BIM技術在深基坑施工中的有效性和實用性，為深基坑施工提供了新的參考價值。

關鍵詞：BIM技術;深基坑施工;施工階段;應用

1 ? 引言

近年來，深基坑工程的形態(tài)、功能和規(guī)模變得越來越繁雜，從而加劇了深基坑的施工難度和危險性。傳統(tǒng)的深基坑技術和施工模式已無法滿足當下高度復雜化的深基坑工程建設。隨著建筑信息模型（BIM）技術的出現(xiàn)，它為建筑行業(yè)提供了一種數(shù)字化且統(tǒng)一標準的信息表達方式，也給工程實施產生了巨大的影響。在深基坑施工過程中，BIM技術應用到工程的許多方面，工程施工效率大大提高。用BIM技術去輔助深基坑工程施工，可以使施工過程更加高效進行。文章對比了基于BIM技術的施工方案和傳統(tǒng)方案，研究BIM技術的基本概念和技術優(yōu)勢，分析了將BIM技術應用于深基坑施工的意義，通過建立深基坑BIM模型，研究具體應用和優(yōu)化流程。最后驗正了BIM的實用性。

2 ?BIM技術的深基坑施工階段的應用研究

2.1 ?深基坑工程的概念

根據(jù)中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部于2009年發(fā)布《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》中的附屬文件，深基坑工程為：（1）開挖深度超過5m（含5m）的基坑（槽）的土方開挖、支護、降水工程。（2）開挖深度雖未超過5m，但地質條件、周圍環(huán)境和地下管線復雜，或影響毗鄰建筑（構筑）物安全的基坑（槽）的土方開挖、支護、降水工程[2]。

2.2 ?BIM技術的概念

建筑信息模型（BIM）被定義為：應用計算機數(shù)字技術創(chuàng)建了一個對設施所有的物理和功能特性及其相關項目生命周期的可運算的表達建筑信息模型，并在設施的擁有人和管理運行人員對設施在整個生命周期進行使用和維護，作為一個信息的儲存庫[3]。

2.3 ?BIM技術特點

BIM是基于建筑工程項目所有相關信息數(shù)據(jù)的基礎上建立的，在BIM系列軟件組成的概念生態(tài)系統(tǒng)進行虛擬建筑信息模型的操作和生成。其特點包括：

（1）操作的可視化（Visualization）。

（2）信息的完備性（Completeness）。

（3）信息的協(xié)調性（Coordination）。

（4）信息的互用性（Interoperability）

基于建筑信息模型技術這四個特點，基于BIM技術的模式將成為未來建筑行業(yè)發(fā)展的新模式。

2.4 ?深基坑施工優(yōu)化

施工現(xiàn)場布置是貫穿整個施工過程的重要工作。在深基坑施工現(xiàn)場，施工環(huán)境復雜且場地有限，需要高效的施工現(xiàn)場布置，確?；邮┕た焖龠M行，而BIM技術為深基坑施工現(xiàn)場布置提供了新的方案。

2.4.1 ?深基坑施工現(xiàn)場的主要信息

深基坑施工現(xiàn)場布置需要準確的信息數(shù)據(jù)，具體如表1所示。

2.4.2 ?導入BIM模型信息

BIM模型是考慮到成本和運輸效率等方面信息的一個全信息集合體，因此只需提取對應的信息參數(shù)，以滿足施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)需求。基于BIM技術的深基坑施工現(xiàn)場布置結合了等面積和非等面積研究的優(yōu)勢，在方案設計過程中考慮了設施的面積約束，降低了算法的復雜度。

2.4.3 ?BIM數(shù)學模型建立

基于臨時設施成本、施工材料的重復運輸成本、人員的移動成本，運輸距離和運輸時間等因素，可以構建出多目標規(guī)劃的數(shù)學模型。

對于構建的數(shù)學模型，確定施工現(xiàn)場設施的位置后，設施間的運輸距離成為定值。因此，將多個施工現(xiàn)場方案的參數(shù)值導入數(shù)學模型，選取其中計算出的最小值方案。

2.4.5 ?基于BIM的優(yōu)化框架

在基于建筑信息模型的現(xiàn)場布置優(yōu)化過程，主要應用步驟為：

（1）用軟件建立施工現(xiàn)場設施布置建筑信息模型。

（2）設置碰撞檢測條件，并進行碰撞檢測測試。

（3）若碰撞檢測出現(xiàn)問題，對建筑信息模型重新修改，然后進行RCTG提取。

（4）將提取的RCTG數(shù)據(jù)和工程量數(shù)據(jù)進行轉換格式，用于多目標函數(shù)的計算。

（5）在計算結果有解的情況下，直接對結果進行分析，確定最終的方案。

3 ?結論

本文重點匯總了當BIM技術應用于深基坑施工階段時的信息，分析并簡化了優(yōu)化目標，提取出了相對位置關系。經過對比分析，建立目標函數(shù)及其優(yōu)化框架。分析了BIM技術在深基坑施工過程的具體應用。本文結合傳統(tǒng)進度計劃編制方法，討論了BIM在深基坑工程施工過程與施工進度計劃編制所起到的主要作用。BIM技術能夠在深基坑施工的各階段有效輔助施工進度。而且BIM技術建模功能強大，可直觀模擬深基坑工程施工信息?？梢钥s短施工消耗時間，提高工作效率。BIM技術可以對施工環(huán)境真實模擬減少了施工過程中不必要的設計變更，也可以提前發(fā)現(xiàn)未實施項目的計劃缺陷，確保深基坑施工過程順利進行。因此，BIM技術引導著未來的深基坑施工的發(fā)展方向。

參考文獻：

[1] 張志.基于BIM信息化技術的施工場地布置與優(yōu)化[J].天津建設科技，2017（1）：34～36.

[2] 蘇相崗，吳泓康.BIM技術在施工方案優(yōu)化中的應用研究[J].建材世界，2016（2）：67～71.

[3] 何建軍，王碩，姚守儼.基坑工程BIM應用[J].土木建筑工程信息技術，2016（6）：55～59.