BIM技術(shù)在深基坑工程項目管理中的應用研究

張南 章金平

摘要：近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的深基坑工程建設的發(fā)展也有了改善。受基坑工程開挖和地層卸荷作用的影響，基坑工程施工過程中不可避免地引起周圍土體、地表鄰近建（構(gòu)）筑物及地下管線的變形。為確保基坑安全、高效開挖，基坑監(jiān)測是一種最為常用的施工控制手段。目前傳統(tǒng)的基坑監(jiān)測多依據(jù)工程規(guī)范及標準，借助人力手動進行數(shù)據(jù)處理及分析，且監(jiān)測結(jié)果多以二維圖表數(shù)據(jù)進行展現(xiàn)。這一過程對技術(shù)人員水平要求較高，且處理的結(jié)果無法反映監(jiān)測數(shù)據(jù)的三維空間和時間分布，無法及時、有效地反饋與指導實際工程施工。因此，建立一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息管理平臺，實現(xiàn)基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)的高效管理，且通過設定監(jiān)測數(shù)據(jù)的閾值，實現(xiàn)預測預警，對指導基坑施工具有十分重要的意義和應用價值。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);深基坑工程項目管理;應用研究

引言

可視化、模擬性、優(yōu)化性等是BIM技術(shù)具有的特點，BIM在工程中的應用逐漸引起人們的關(guān)注，但目前其在軟土地鐵深基坑工程中的應用還較少。軟土地鐵深基坑工程建設中頻出的風險事故一直是讓人棘手的問題。以福州地鐵某地鐵站為背景，首先基于Rivit軟件構(gòu)建地鐵深基坑模型庫，然后對其常見的風險事故進行梳理并采用風險矩陣對其進行評價分析，最后通過將風險評價嵌入地鐵深基坑BIM模型中，實現(xiàn)了風險可視化。成果可以為施工和策劃帶來指導與參考。

1基坑BIM模型建立

基坑BIM模型采用Revit軟件建立，主要分為以下四個步驟：（1）導入底圖。首先將基坑工程CAD平面圖作為底圖導入到項目中，導入方式包括“鏈接CAD”和“導入CAD”兩種。通常，基坑CAD平面圖導入只保留必要的基坑邊界線，其他信息諸如高程點、道路、管線等圖形數(shù)據(jù)對建立模型無用，預先刪除。（2）基坑放坡?；臃牌鲁＿x擇適用性好的繪制地形表面的方式實現(xiàn)。繪制前，要對各點的高程數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計?；贑AD底圖精準設置三維點，各點連接形成各個坡面。（3）構(gòu)件布設。首先將族載入到基坑項目文件中，設置參數(shù)形成所需族類型，將各個族實例放置于三維空間的指定位置處，即可完成基坑模型構(gòu)件布設。（4）地層構(gòu)建。完整的基坑模型包括支護模型和地層模型。相較于CAD圖紙，3D地層模型使基坑模型更加完整、形象直觀，更貼合人們對基坑工程的理解認知。以“板”代替地層，繪制地層邊界，設置地層厚度，以不同顏色代表不同地層，將地層設置在指定標高處，繪制地層模型。

2軟土地鐵深基坑BIM模型庫建立

采用族文件構(gòu)建軟土地鐵深基坑BIM模型庫。通過創(chuàng)建族，可以將同一組文件載入到不同的項目中減少繁瑣的建模工作。將不同族劃分到同一類，形成模型族庫，方便我們隨時調(diào)用。在歸類總結(jié)基坑施工階段所有構(gòu)件后，依據(jù)結(jié)構(gòu)劃分，創(chuàng)建了相應的支護模型庫和地連墻模型庫及其配筋庫。最后根據(jù)實際需要，對已創(chuàng)建的構(gòu)建模型庫稍加修改就可以應用于其他項目中。鋼筋混凝土支撐、鋼支撐和地連墻等模型創(chuàng)建，建議選用適用范圍廣的常規(guī)公制模型樣板，對于鋼筋來說應該選擇鋼筋形狀樣板-CHN。在放置鋼筋到主體結(jié)構(gòu)時，可以在一個剖面上拼接成一個整體，然后轉(zhuǎn)到相應視圖，使用陣列功能快速布置鋼筋。在陣列之前，應該檢查每一層的鋼筋是否有碰撞。因為布置的鋼筋層數(shù)較多，在三維視圖中檢查中間的鋼筋時，其他層的鋼筋會對我們的視圖造成影響，這時就需要我們隱藏其他層的鋼筋。如果發(fā)現(xiàn)有碰撞，就需要對鋼筋的布置進行調(diào)整，調(diào)整完成后再進行陣列。鋼筋載入模型后，默認設定為用線模型表示。如果想獲得更好的視覺效果，可以右鍵單擊鋼筋圖元，打開屬性欄的視圖可見性，在三維視圖一欄中勾選“清晰的視圖”和“作為實體”。并分別選擇“詳細程度-精細”，“視覺樣式真實”，即可在三維中查看。創(chuàng)建項目文件后導入CAD平面布置圖，繪制標高軸網(wǎng)后載入族文件，逐步完成地連墻，支護結(jié)構(gòu)建模。

3BIM技術(shù)具體應用

3.1場地布置

在項目施工中，需要為辦公及生活設置必要的活動板房，其布置需遵循的原則為最大限度利用現(xiàn)有用地，保證經(jīng)濟性與實用性。對此可借助BIM技術(shù)實施綜合布置，同時利用裝配式圍擋為施工現(xiàn)場展開排版。結(jié)合施工設計方案，某項目深基坑施工具體可分成以下三個階段：第一階段為場地平整;第二階段為放坡平臺施工;第三階段為坑底施工。對于第二階段，其場地布置相對復雜，不僅場地面積狹小，而且所需機械設備數(shù)量諸多，需要多臺設備同時施工，所以，有必要借助BIM技術(shù)實施平面及整個空間的優(yōu)化處理。

3.2方案模擬

3.2.1土方開挖

某項目所在地區(qū)為軟土區(qū)，且地質(zhì)分布的均勻性較差?；诖?，土方開挖需結(jié)合地質(zhì)情況做好區(qū)別設計。對于水平分區(qū)開挖，以A2、A1、B2、B1和塔樓的順序依次進行;而垂直開挖按照錨桿下方500mm嚴格控制。另外，對開挖區(qū)中土質(zhì)開展顏色區(qū)別，以此直觀表現(xiàn)出各層土質(zhì)具體情況，為基坑數(shù)據(jù)監(jiān)測提供幫助。在建模過程中，對不同區(qū)域的構(gòu)件信息分別進行完善，然后將其導入至Navisworks開始應用，對不同階段所用開挖方法予以動態(tài)演示，使不同區(qū)域開挖實現(xiàn)無縫銜接，進而從整體上對繪圖模式進行改善。

3.2.2支護施工

某項目深基坑支護工程量巨大，采用過去的文檔管理模式難免存在缺陷，特別是文檔之間缺乏集成性，導致后期資料復雜度較高時難以快速找到有價值的信息。對此，在引入BIM后，能為實際的支護施工順序提供良好指導，直觀表現(xiàn)出支護體系各方面信息，如位置、間隔距離、長度和直徑等。另外，通過對某個支護結(jié)構(gòu)的單選或多選，還能對該結(jié)構(gòu)的詳細信息進行查詢。

3.2.3錨索施工

某項目深基坑施工所用錨索為可回收式，相比其他類型的錨索，工藝比較復雜。對此，在完成深基坑的建模后，采用3Dmax軟件進行協(xié)作，為錨索施工開展動態(tài)模擬，以此形象且直觀地表現(xiàn)出整個施工過程當中需要注意的重點和難點，以此使技術(shù)交底實現(xiàn)可視化，從而達到最佳的交底效果。

3.2.4綜合勘察及三維建模

首先，開展基坑現(xiàn)場勘查工作，持續(xù)采集工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料與周邊環(huán)境信息等，生成現(xiàn)場勘查報告，將報告中的各項信息導入BIM數(shù)據(jù)庫中，作為三維建模與支護方案初步選型的信息依據(jù)。

其次，設計人員使用相關(guān)軟件構(gòu)建三維信息模型，在模型中立體化呈現(xiàn)基坑實體情況，如基坑周邊建（構(gòu)）筑物、道路及管線、基坑豎向支護體系、水平支撐體系等，幫助設計人員直觀掌握基坑現(xiàn)場情況與了解設計成果。例如，在設計人員使用ArchiCAD 17軟件建模時，需要對各樓層板面標高及支撐面標高進行定義，導入dwg格式平面軸線圖與保留構(gòu)件軸線dwg格式文件，再使用軟件的建模單元來建立三維項目模型，對模型進行渲染處理，即可完成建模操作。此外，為有效區(qū)別三維模型中的基坑組成元素，應使用多種表面顏色展示各構(gòu)件對象及非構(gòu)件對象，以此改善基坑模型生成效果，如選擇使用1-5級灰度等級控制方式，1級飽和度最低，5級飽和度最高。

3.3進度管理

通過對計劃進度與實際進度之間的對比，確定差異是否處在允許范圍內(nèi)，并找出導致差異過大的具體原因，以此對項目進度予以有效控制和必要的優(yōu)化。利用Navisworks先建立構(gòu)件選擇集合，然后將方案對應的進度計劃導入（也可進行新建），再將建立完成的選擇集添加至進度計劃當中，同時將構(gòu)件實際狀態(tài)調(diào)整至構(gòu)造、臨時與拆除，以此即可完成對計劃進度的動態(tài)模擬，達到預期的動態(tài)管理目標。

3.4深基坑開挖中BIM技術(shù)的應用

深基坑開挖中，為保障開挖的精確性，應當對BIM技術(shù)進行有效應用，對建筑所在地的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行全面收集，并以此為根據(jù)，建立3D模型，從而為深基坑開挖提供有效的數(shù)據(jù)支持。在收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息的時候，可以應用無人機傾斜攝影測量技術(shù)，借助無人機這種機動、易操作、靈活、便捷的航空攝影測量設備，來獲取高分辨率、高質(zhì)量的影像數(shù)據(jù)，并借助具有高清晰、高精度、大范圍等優(yōu)勢的傾斜攝影測量技術(shù)來對復雜場景進行全面感知，充分結(jié)合數(shù)據(jù)采集設備的高效性優(yōu)勢以及數(shù)據(jù)處理流程的專業(yè)化優(yōu)勢，來將地貌、地物的位置、外觀、高度等屬性直觀、全面地反映出來。獲得詳細、準確的航測數(shù)據(jù)之后，便可以以此為根據(jù)，建立3D GIS模型。深基坑施工過程中，借助這一3D模型，便可對開挖土方量進行準確計算，為深基坑開挖提供有效的數(shù)據(jù)支撐。同時，在深基坑開挖過程中，可以借助3D模型，來對開挖高程進行動態(tài)化分析，從而避免欠挖、超挖等問題的出現(xiàn)，保障深基坑開挖的施工質(zhì)量。

結(jié)語

（1）參考有關(guān)基坑構(gòu)建的書籍和風險矩陣評估的方法，結(jié)合工程實際，基于BIM軟件構(gòu)建了軟土地鐵基坑BIM模型庫;（2）通過對風險源的辨識，使用風險矩陣法完成重大風險清單;（3）將其應用于福州某軟土地鐵深基坑工程，能夠為其帶來施工管理和策劃的指導與參考。

參考文獻：

[1]郝偉.BIM技術(shù)在深基坑工程項目管理中的應用研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2021（09）：161+240.

[2]余琳琳.深基坑工程施工中BIM技術(shù)的應用研究[J].建筑經(jīng)濟，2020，41（10）：46-49.