BIM技術在基坑工程中的應用

陳歡

摘 要：隨著建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑工程地下空間的開發(fā)不斷深入，基坑工程項目也變得越來越復雜。為了保證基坑工程的順利開展，提高基坑工程的質量與安全性，必須做好基坑工程的整體設計工作，由此，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）被引入集成工程建設中。本文對BIM信息可視化技術的相關內容進行論述，總結了BIM信息可視化技術在基坑工程中的應用。

關鍵詞：建筑信息模型;信息可視化技術;基坑工程

中圖分類號：TU17文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）34-0136-03

Application of BIM Information Visualization Technology

in Foundation Pit Engineering

CHEN Huan

（Beijing University of Civil Engineering and Architecture，Beijing 100044）

Abstract： With the rapid development of the construction industry， the development of the underground space of the construction project is going deeper and deeper， the foundation pit project is becoming more and more complex. In order to ensure the smooth development of foundation pit engineering and improve the quality and safety of foundation pit engineering， the overall design of foundation pit engineering must be done well. Therefore， building information modeling （BIM） is introduced into the integrated engineering construction. In this paper， the related content of BIM information visualization technology was discussed， and the application of BIM information visualization technology in foundation pit engineering was summarized.

Keywords： BIM;information visualization;foundation pit engineering

隨著經濟與技術的進步，高層建筑已成為建筑業(yè)發(fā)展的趨勢。為了有效保證高層建筑的安全性，加強其基坑工程管理尤為重要。在實際施工過程中可積極構建建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），將文字與圖片轉化成可視化的模型，使工程師提升對基坑工程的掌控，從而提高工程的質量。

1 BIM技術概述

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是通過創(chuàng)建并利用數字模型對項目進行設計、建造及運營管理的全生命過程。BIM實現了從傳統(tǒng)二維繪圖向三維繪圖的轉變，可以使建筑信息更加全面、直觀地展現出來。

BIM是一個設施（建設項目）物理和功能特性的數字表達，是一個共享的知識資源。建設項目不同階段的參建方通過在BIM中提取、插入、完善、更新信息參數，在共同的BIM模型中實現協助作業(yè)，在建設項目全生命周期中，BIM模型為建設過程的所有決策提供直接可靠的依據，從而實現建筑工程質量提高、效率增加、風險大量降低的目的[1]。

BIM具有以下優(yōu)點。第一，BIM是立體模型，與CAD等圖紙信息相比，其能更加直觀地觀察所構建的模型，可視化效果非常強。通過BIM，人們能夠一眼看出工程構造，明確工程所需要的材料、造價等信息。而CAD圖紙缺乏立體性，只有專業(yè)人員才能看懂圖紙中所蘊含的信息內容，同時還要有極為豐富的想象力將抽象的信息具象化為圖形，所以其可視性較差。第二，BIM的協調能力比較高。建筑工程涉及的環(huán)節(jié)較多，每個環(huán)節(jié)都會有單獨的工程圖紙，如果在施工過程中各個環(huán)節(jié)沒有做好溝通和交流，而是各司其職，就容易出現沖突和矛盾，從而影響整個工程的進展[2]。而使用BIM，能有效避免協調不足的問題。因為BIM能將眾多信息融為一體，各個環(huán)節(jié)的工作內容在模型上一目了然，如果存在環(huán)節(jié)間的沖突，能及早發(fā)現并做出合理修改。第三，BIM是一種建筑信息模型，所以能夠對施工過程進行模擬。BIM不僅能對工程施工的環(huán)境、工程內部的構造等進行模擬，而且能對施工過程中的光照、人流、節(jié)能等環(huán)節(jié)進行模擬。而且附帶時間因素后，其能將3D模型演變?yōu)?D施工模擬過程，讓施工各個環(huán)節(jié)清晰展現出來。如果再加入成本因素，就可以有效控制預算。第四，BIM能對工程的各個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化。傳統(tǒng)的CAD圖紙只能對工程的基本參數進行描述，而對具體如何施工則無法給出優(yōu)化建議。而通過構建建筑信息模型，施工中的所有環(huán)節(jié)都得到展現，施工人員能更好地完成施工任務。第五，BIM的可視化效果好，無論是平面圖形還是立體圖形，內部的信息都是一致的，不會出現不匹配的情況。因此，在對某個部分進行修改后，整體信息也會隨之相應變動，從而使模型得到優(yōu)化。BIM還能夠將平面圖、立體圖、解剖圖、管線圖、明細表等一一展現出來，讓工作人員按照圖表開展施工，避免了因溝通不及時而出現問題的情況發(fā)生[3]。

2 BIM技術在基坑工程中的應用

2.1 利用BIM技術實現對基坑工程的監(jiān)測管理

基坑工程在施工前需要利用BIM技術設計出3D可視化模型，通過模型對基坑工程中內部的維護結構、外部的施工環(huán)境等進行模擬，然后與時間因素相結合，對整個施工過程進行現場再現，從而實現對基坑工程的監(jiān)測管理。通過可視化技術的監(jiān)測，能夠及時發(fā)現基坑工程施工過程中存在的支護結構危險，并預測發(fā)生危險的位置，從而讓技術人員結合基坑的形變趨勢以及外界諸如建筑物沉降、管道變形等因素，尋找到有效的解決方案，避免安全事故的出現。

通過使用BIM技術，對基坑工程中所有信息數據進行整合，形成能夠進行監(jiān)測的建筑信息模型，以更為直觀、可靠的視覺效果將可能發(fā)生的情況展現出來。所有部門的工作人員都可以在模型中看到監(jiān)測結果，從而降低了技術人員展開分析和溝通的工作量，讓基坑工程的施工更加高效。

2.2 利用BIM技術實現對基坑工程的進度管理

基坑工程建設中，一直以來都采用CAD圖紙進行施工。CAD圖紙能將工程施工的信息參數展現出來，但不能把各個環(huán)節(jié)的施工情況有效銜接在一起，無法呈現其中存在的沖突等。如果施工人員不能進行有效溝通，很容易導致各環(huán)節(jié)出現沖突和矛盾，影響施工進展。而使用BIM技術，可將二維的建筑施工圖紙轉換成3D可視化模型，所有施工環(huán)節(jié)都能在模型中得以有效展示，從而使工作人員在模型中發(fā)現各個環(huán)節(jié)的銜接是否存在問題，并對問題進行合理優(yōu)化，提高工程施工效率。

對基坑工程進行設計時，BIM能對基坑工程中的所有信息進行綜合處理，如基坑內部設施、基坑周圍環(huán)境、基坑支護等，形成一系列的平面圖、立體圖等，為基坑工程施工提供合理指導，促進基坑施工進度的快速達成。通過構建建筑信息模型，能夠讓圖紙設計中存在的缺陷一目了然，從而對這些問題進行修正和優(yōu)化，使基坑工程施工得以順利開展。

傳統(tǒng)基坑施工需要專業(yè)人員依靠自己多年的經驗設計施工方案，但由于缺少科學的依據進行驗證，所以會出現很多問題，而且很難及時發(fā)現方案中的缺陷，給施工帶來困擾。使用BIM技術，可通過3D模型展現施工方案，對整個施工過程進行再現，從而根據實際施工情況對方案進行合理優(yōu)化。而且通過BIM技術還能有效分析施工現場的設備安放、場地劃分處理等工作，并進行有效規(guī)劃，防止各個施工環(huán)節(jié)因溝通不暢而出現沖突，提高工程施工效率，避免因物料堆放雜亂而引發(fā)的環(huán)境污染問題。

2.3 利用BIM技術實現對基坑工程的質量管理

以往開展基坑工程施工前，所使用的圖紙都是設計人員根據經驗設計的。但人的能力是有限的，不可能對圖紙設計得面面俱到，一些環(huán)節(jié)出現沖突時也難以及時發(fā)現，導致具體施工時出現問題難以及時解決，從而使得工程返工或延期。而利用BIM技術構建3D模型，能將基坑工程施工信息展現出來，使設計圖紙中存在的沖突問題及時被發(fā)現，保證了施工方案的合理性，并提高了工程施工質量。

傳統(tǒng)基坑工程在設計圖紙時，各個環(huán)節(jié)的圖紙彼此獨立，增加了圖紙設計的內容，同時還要將圖紙分門別類，如分為平面圖、立體圖等。這些圖紙必須由專門的設計人員進行設計，其他工作人員很難看懂圖紙中的內容。而采用BIM技術后，所有設計圖紙的內容可以全部集中在一個模型內，還能自動在不同圖紙類型中轉換。模型內所有圖紙類別的參數是一致的，某項內容發(fā)生改動后，其他類別的模型也會自動調整到相同的內容。因此，使用BIM技術，不僅能降低設計工作量，而且能降低對圖紙的分析難度，保證施工設計質量。

隨著技術的不斷發(fā)展，BIM可視化技術也在更新換代，融入了很多關于新材料、新技能的內容。在對基坑工程進行設計時，這些新的內容會使利用BIM設計的施工圖紙更加全面，也讓施工人員能夠及時了解施工中的變化，從而做出相應的施工處理，提升施工質量和效率。

2.4 利用BIM技術實現對基坑工程的安全管理

基坑工程施工的安全性是非常重要的，與整個工程的進度息息相關。在傳統(tǒng)基坑工程施工過程中，由于使用的圖紙只能將工程施工的各項參數羅列出來，不能形象地對施工過程進行展示，因此，工作人員難以及時發(fā)現潛在的安全問題。而使用BIM技術構建3D模型，能直觀地對施工過程進行模擬，及時發(fā)現其中存在的安全隱患，并找到可能發(fā)生危險的位置，從而結合預測結果制定可靠的解決措施。在BIM模型中，還能提前做好安全防護預案，規(guī)劃好安全逃生路線，一旦發(fā)生事故，能及時進行救援，降低事故所引發(fā)的人員傷亡和財產損失。

2.5 利用BIM技術實現對基坑工程的溝通管理

傳統(tǒng)的基坑工程施工中，由于各個施工環(huán)節(jié)的圖紙是相對獨立的，施工人員在工作過程中難以進行及時的交流和溝通，導致信息共享不及時，經常出現施工沖突或施工錯誤，造成返工，延緩施工進程。施工過程中，必須保持良好的溝通，這是防止問題發(fā)生的重要保障[4]。但在實際施工現場，由于施工環(huán)節(jié)、人員眾多，而且所需的專業(yè)知識各不相同，工作強度較大，因此難以保證信息交流的及時性和有效性。在多數情況下，溝通是難以協同的，可能造成圖紙因錯誤、漏洞等反復修改，增加了施工人員的工作量，也可能導致信息不匹配而引發(fā)更多問題。

在這樣的情況下，引入BIM技術非常必要。BIM技術能將整個基坑工程的信息數據進行整合，生成可視化的3D建筑模型。施工人員和設計人員可以直接在模型上進行溝通，防止出現因溝通不暢而引發(fā)的問題。而且模型中的信息能夠保持一致性，如其中某項內容被修改，其他相關內容會被自動調整，保證了信息的一致性，大大減少了設計人員的修改工作量，也能防止因未及時交流而造成的施工圖紙信息不一致的現象。所以，利用BIM技術建立模型，既能有效提升工作效率，也能解決溝通困難的問題。

2.6 利用BIM技術實現對基坑工程的成本管理

任何建筑施工項目都需要考慮施工成本，希望最大程度上節(jié)約成本，以提高生產利潤。但很多建筑企業(yè)缺乏有效的成本控制能力，無法形成可靠的成本控制效果，從而在工程結算后投入成本加大，影響利潤，甚至造成虧損[5]。為了避免這種情況的發(fā)生，需要做好成本控制管理工作。

在基坑工程中引入BIM技術，可以添加所有的施工經濟成本信息，并在模型中充分顯示，為工作人員對成本的核算提供便利。而且通過BIM模型可以及時更改信息，對最適宜的施工方式進行推演，避免了因溝通不及時而產生的返工和資源浪費，為施工企業(yè)節(jié)約了大量成本。

3 結語

BIM技術能將基坑工程施工的全部信息容納其中，構建出可靠的建筑模型，反映施工過程中存在的各種問題并進行優(yōu)化，從而保證基坑工程施工的質量和效率。

參考文獻：

[1]程健.關于建筑BIM的研究[J].安徽建筑，2013（6）：19-20.

[2]王薇.BIM技術在深基坑工程中的應用研究[J].四川建材，2020（2）：88-89.

[3]李國君.BIM技術在基坑開挖施工安全管理中的應用研究[J].散裝水泥，2019（5）：56-57.

[4]王曉斌.BIM可視化技術在基坑設計中的應用分析[J].居舍，2018（4）：10.

[5]沈亞鵬，嚴偉.BIM信息可視化技術在基坑工程中的應用[J].改革與開放，2018（6）：21-22.