基于Revit的深基坑工程建模過程研究

徐財門 李 斌 秦思遠 辛公鋒 張家寶 王安濤 余佳興

(1.青島市市政工程設計研究院有限責任公司，山東 青島 266000；2.山東高速工程檢測有限公司，山東 濟南 250000； 3.山東科技大學土木工程與建筑學院，山東 青島 266590)

近年來，在政府、住建部的大力推動下，我國BIM技術發(fā)展已進入快速發(fā)展階段，特別是在房屋建筑工程領域應用廣泛，但在巖土工程、地下空間領域的應用尚處于初級探索階段，將BIM技術引入到深基坑工程，特別是復雜的深大基坑項目，有利于實現工程信息共享，提高協(xié)同工作效率，減少施工中出現的常見問題。雖然Revit軟件在創(chuàng)建BIM模型方面有著廣泛應用，但由于深基坑工程項目比較復雜，圍護形式多樣，深基坑支護模型建模的難度仍比較大。

袁志華[1]基于Revit軟件講述了深基坑工程建模的必要性、建模前人員設備的準備及詳細的建模過程，但像深基坑這種大體量工程要進行建模前目標、深度的總體規(guī)劃。地形模型也是深基坑模型必不可少的一部分，將地形模型和支護模型組合展示，模型會更加形象、真實，而建模規(guī)劃師通常忽略地形模型的重要性。

針對以上問題，本文結合某基坑工程實例，分析Revit軟件在創(chuàng)建深基坑BIM模型方面的優(yōu)勢，講述建模前的規(guī)劃工作及支護模型和地形模型的創(chuàng)建過程。

1 BIM建模軟件分析

BIM技術是以建設工程項目的各項相關信息、數據作為模型的基礎，進行多維信息模型的創(chuàng)建，使之在設計、施工、運營中發(fā)揮效用[2]，解決項目可能存在的問題，并且能夠提供項目分析數據，協(xié)調多方面來提高管理效率。可視化、數據集成化的多維建筑信息模型是BIM技術應用的最重要的前提，能夠將二維設計圖紙轉化為三維模型，從進度、質量、成本多維度去解決施工中的難題。目前市場上的建模軟件有Revit,Bentley,ArchiCAD,CATIA，具體功能分析詳見表1。

表1 常用的BIM建模軟件特點分析

在深基坑支護工程中，錨桿、錨索等構件數量多、交錯布置，尤其是在支護結構變形處容易發(fā)生交叉、碰撞，而Revit軟件自帶的碰撞檢測功能，不需要再借助其他軟件。Revit的族構件參數化程度高且豐富多樣，為模型的建立提供便捷，節(jié)省建模時間，也使得Revit模型更加形象逼真。Revit開放性、兼容性高，可根據Revit API接口進行二次開發(fā)，提高深基坑工程的建模效率。因此，Revit更適用于深基坑工程支護模型的創(chuàng)建。

2 工程特點

本工程基坑支護的對象為青島市梅嶺路地下通道的地鐵上方疊合區(qū)域。基坑長約65 m，寬27 m～43 m,基坑深度為8.0 m～8.5 m?；拥闹ёo形式：西側采用鉆孔樁+旋噴止水帷幕+錨索的形式，中部地鐵隧道上方采用放坡+錨噴的形式，東側采用鋼管樁垂直支護。本基坑位于建筑物已建成區(qū)，南北兩側各有新建的高層建筑，西側緊鄰交通繁忙的深圳路，正下方有地鐵二號線穿過，同時周邊分布著大量的給水、熱力、電力、通信管線。

3 建模前期規(guī)劃

由于深基坑工程體量較大，因此建模前要進行建模總體規(guī)劃，具體內容包括建模目標、模型深度、模型拆分等。

1)建模目標。模型創(chuàng)建前，要確定建模目標，建模目標是指模型在應用時要實現的功能，依據建模目標決定創(chuàng)建深基坑模型所要采用的軟件和方法?；谏罨覤IM模型能夠實現項目的施工模擬、構件之間的碰撞檢測、工程量計算、施工現場管理等功能。

2)模型深度。在BIM技術中，項目需求決定了模型深度。根據項目需求不同，建筑構件宜分別選用不同等級的信息粒度和建模精度。

3)模型拆分。模型拆分是按專業(yè)、樓層等分類方法分文件建模。在Revit軟件中，最常見的拆分方法是按專業(yè)拆分，即分成建筑、結構、幕墻、電氣、暖通等幾部分建模。本次案例將拆分成地形表面和邊坡支護兩部分進行建模。

4 模型的建立

4.1 整理和導入圖紙

在建模之前，通常將已設計完成的CAD圖紙導入到Revit項目文件中，作為底圖來輔助建模，能夠節(jié)省部分時間，提高建模效率。由于深基坑項目的CAD圖紙比較復雜，構件、文字說明、尺寸標注等內容較繁瑣，在Revit建模過程中會降低計算機運行速度，影響建模效率。因此在導入前，要對深基坑的CAD圖紙進行簡單處理，刪除模型建立中不必要的線段、文字、符號。

在Revit軟件中，導入CAD圖紙有直接導入和鏈接導入兩種操作方式。若設計圖紙已經完全交付，不再發(fā)生改動，可選擇直接導入的方式。否則，采用鏈接導入。采用鏈接導入時，Revit文件中的圖紙會隨著源文件的修改而變動，若源文件被刪除或變更位置，Revit文件中的該圖紙也會丟失。在本案例中，由于深基坑工程的設計圖紙已經完全交付，不會發(fā)生改動，因此將圖紙直接導入到項目文件中，導入進來后，還需要對導入單位、定位方式、放置標高等參數進行設置，導入CAD的過程如圖1所示。

4.2 繪制標高和軸網

標高、軸網放置的準確性決定了模型創(chuàng)建的正確與否。標高在Revit的立面圖中繪制，軸網在平面圖上繪制，可以逐根繪制，也可以通過拾取連接圖紙中線的方法繪制，后者效率更高且不容易出錯。繪制完成后務必將標高、軸網鎖定，以防止被移動，影響了模型的準確性。

4.3 繪制地形表面

建立深基坑場地模型時，可以通過放置點和導入創(chuàng)建兩種方式，如圖2所示。第一種方式就是在相應點位置輸入點的高程數據。第二種方式通過導入創(chuàng)建，可以導入DWG格式的三維等高線數據，也可以導入TXT格式的點文件數據?？紤]到本案例中基坑地勢起伏不大，較為平坦，以及支護形式復雜多樣，所以選用放置高程點的方法，構建多個地形表面并使之組合為基坑地形的方式，繪制完成的基坑地形表面如圖3所示。

4.4 構件族及模型的創(chuàng)建

在Revit中，所有的構件都是通過“族”來創(chuàng)建的，因此“族”是Revit模型的基礎。族可分為系統(tǒng)族、可載入族及內建族[2]。由于自建族在建立時難度較大，耗費時間長，因此優(yōu)先選用軟件中可利用的族，不建議自建族。

本工程中，由于沒有符合設計要求的錨桿族，因此自建錨桿，選擇“基于面的公制常規(guī)模型”的族樣板進行錨桿族的制作。參數化錨桿族所設置的屬性參數有錨桿長度、錨桿直徑、錨桿角度。由于錨桿是分層、等距離布置，因此在布置時可以采用“陣列”或“復制”命令，以提高建模效率。

冠梁和腰梁族的制作也采用內建模型的方法，選擇“公制結構框架—梁和支撐”的族樣板，由于腰梁的截面是不規(guī)則的，難以實現參數化，因此直接依照設計要求的尺寸繪制草圖，然后通過放樣命令完成族的創(chuàng)建。與普通梁的繪制方法相同，先設置參照標高和偏移值，然后采用“線”或“拾取線”的方法繪制。繪制時需要注意z軸的對正方式，有原點對正、頂部對正、中心線對正和底部對正四種方式。

深基坑混凝土面層采用Revit的系統(tǒng)族“基本墻”進行建模。鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁和鋼管樁利用族庫大師的公共族庫載入使用(見圖4)。

4.5 模型的整合

在模型創(chuàng)建完成后，通過“鏈接Revit”命令，將各專業(yè)的模型鏈接至同一個項目文件中，形成一個完整的建筑信息模型，以便用于后續(xù)的項目管理中。在“管理鏈接”處，可以對鏈接的文件進行統(tǒng)計管理，如圖5所示。需要注意的是在建模初期，在項目文件中設置一個公共的項目基點，以便于在模型整合時能夠精準定位(見圖6)。

5 結語

通過對比幾種常見的BIM建模軟件，能夠看出來Revit軟件更適用于深基坑工程支護模型的創(chuàng)建。本文以青島市梅嶺路地下通道的深基坑工程為背景，介紹了深基坑支護模型的創(chuàng)建過程，首先進行建?？傮w規(guī)劃，然后繪制標高、軸網，制作族、支護模型和地形模型，最后形成完整的深基坑支護模型。同時介紹了建模過程中的注意事項及難點。本文研究成果可為類似基坑工程BIM參數化建模提供參考。