BIM 技術在深基坑工程中的應用研究

張帥

(北京中兵巖土工程有限公司，北京　100053)

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BIM 技術在深基坑工程中的應用研究

張帥

(北京中兵巖土工程有限公司，北京100053)

摘要:簡述了BIM技術在建筑工程中的應用流程，從支護方案設計、協同與深化設計、碰撞檢查等方面，介紹了BIM技術在深基坑工程中的應用，并提出了一些深基坑中應用BIM技術的建議，以最大限度地發揮BIM技術的作用。

關鍵詞:BIM技術，深基坑，數字模型

0　引言

作為高層建筑工程中的重要組成部分，深基坑工程本身具有地質條件影響明顯、施工條件復雜以及專業性較強等特點，若忽視做好規劃設計與施工管理工作，極易對建筑整體質量帶來不利影響。這就要求將BIM技術引入其中，其本身作為數據化工具，對工程設計與施工等控制可起到明顯作用。但如何使BIM技術優勢充分發揮出來，又成為困擾大多項目單位技術應用的難題。因此，本文對深基坑工程中BIM技術的運用研究，具有十分重要的意義。

1　BIM技術相關概述

關于BIM技術，其主要指在三維數字技術指導下進行數字模型的構建，并利用該數字模型對整個項目設計、施工或管理進行指導。該模型中會將所有工程信息融入其中，貫穿于建筑全生命周期內，如圖1所示為BIM技術路線圖。

從BIM技術應用特征看，集中表現在:

第一，信息集成。由于該技術運用下強調進行三維模型數據庫的構建，其區別于以往二維設計方式，可為技術人員在建筑物信息模擬方面提供支撐。如構件連接形式、構件空間關系以及荷載情況等，都可利用三維模型進行模擬。加上三維設計下可使各建筑節點都得以明確，更為建筑設計提供技術支撐。

第二，工作協同性。技術應用中強調做好平臺構建工作，旨在使所有參建主體如施工單位、監理單位、設計單位以及業主等進行信息溝通，對施工效率的提升與施工質量保障可起到明顯作用。而且BIM技術中也涉及碰撞檢查策略，其要求對各系統如管線系統、結構系統等是否有沖突問題進行判斷，這樣在各專業溝通強化的基礎上，促進設計水平的提高。

最后，工作關聯性。由于BIM技術的實現本身以模型作為依托，模型中所有信息內容都存在一定關聯性，這樣在建筑內容出現變更時，可通過模型中信息的改變完成變更查看與分析等工作，無需重新處理相關圖紙，所以BIM技術既可為施工質量提供保障，也有利于成本的控制［1］。

圖1　BIM技術應用路線圖

2　深基坑工程中BIM技術應用分析

2．1支護方案設計中的BIM技術

深基坑工程設計前期需做好勘察工作，將勘察得到的結果與現有資料等進行結合，完成環境模型構建過程，此時BIM技術的運用強調將地基基礎、地下管線、周邊構筑物以及地質情況融入到模型中，在此基礎上確定基坑支護方案。其中的基坑支護體系在BIM技術運用下主要以三維實體模型的形式展現出來，設計人員與業主等參建單位可直接通過該模型，對其中的建筑物、管線以及道路等進行觀察，若發現有設計問題存在，可直接在模型中整改并驗證，可視化效果極為明顯，對設計與施工起到一定的指導作用［2］。

2．2協同與深化設計中的BIM技術

作為深基坑設計的主要難題，協同設計強調將所有基坑、基礎、建筑與結構內容引入其中。在BIM技術應用下，可直接使所有內容集中在同一平臺中，設計人員可結合自身設計要求進行BIM模型的構建，保證在中心文件、BIM模型可相互鏈接，這樣其他專業也可對該模型進行查看，有利于設計變更問題的有效控制。另外，以往基坑設計中所采用的方式多表現在平面設計方面，一旦遇到具體構件設計或復雜節點問題，將面臨極大的難題。而在BIM軟件應用下，將直接采取參數化設計形式，使復雜構件以新組件的形式呈現。與CAD塊文件相似，該組件可直接在模型中進行布置，或者利用參數調整方式對材料總量進行分析，可滿足施工成本控制要求。

2．3碰撞檢查策略的運用

在BIM技術中，應用較為廣泛的便以碰撞檢查策略為主，其對于深基坑工程設計水平的提升能夠起到明顯效果。盡管與超高層建筑設計相比，基坑工程無需考慮到梁與柱、管線與管線等碰撞情況，然而也有較多如地下室結構與格構柱、工程樁與立柱樁、格構柱與立柱樁等問題。因此，將碰撞檢查策略引入其中，對這些空間位置關系進行描述，可為設計人員提供相應的參考指導。同時，不同專業都可隨時針對模型中的問題進行溝通，有利于設計質量的提升［3］。

2．4施工中BIM技術的應用

由于基坑工程本身具有一定的特殊性，如豎向支撐體系、場地或環境等，都可能影響施工質量，所以基坑設計中需嚴格做好土方開挖方案編制工作，如車道設計問題、開挖順序以及出口土布置等。此時在BIM技術應用下可采取4D模擬措施，通過模擬施工工程，判斷施工方案是否存在問題。本文在研究中主要選取某工程作為實例。該基坑在深度、長度與寬度上分別保持為23．1 m，123 m，63 m，其中有部分位置可達到24．1 m深度。在支護中強調以鉆孔灌注樁、連續墻為主，且配合四道內支撐，以此達到支護目的［4］。在BIM技術應用下，主要考慮在三維設計中引入Revit Structure，Redvit Architecture等軟件，并進行相關模型的構建，其中支護結構模型如圖2所示。

該模型構建結束后便可以將Revit中碰撞檢查策略引入，對布置后的支護結構進行分析，判斷其與其他結構相沖突的情況，做好調整工作。同時，考慮到該工程場地限制問題，主要需要保證最大坡度要求得以滿足的同時，使基坑支護結構標高保持合理。若利用二維圖紙，很難對這些問題進行具體描述，而在Revit應用下進行三維模型構建，可使土方開挖方案更為合理。另外，在深化設計中需要做好復雜節點分析工作，比如綴板族模型圖的構建，可以通過Revit實現，具體如圖3所示。這樣在所有模型合理設計的基礎上，便可用于整個工程設計與施工指導。

3　深基坑工程中BIM技術應用相關建議

盡管深基坑工程中BIM技術應用優勢較為明顯，但仍需注意較多相關問題，具體包括:第一，BIM團隊問題。技術應用下要求BIM團隊發揮重要作用，可由BIM工程師、管理員作為主體，其中工程師職責在于模型構建，而管理員負責專業協調、計劃實施、模型合并等工作。這樣在BIM團隊作用發揮的基礎上，可使基坑工程中的BIM技術應用取得更為明顯的效果。第二，族庫構建問題。BIM技術應用中族庫的構建極為重要，要求其將具體的族文件融入族庫中，這樣設計人員在建筑模型構建中可直接從族庫中獲取需要的數據信息內容。除此之外，深基坑工程中的BIM技術應用還需充分考慮到軟件選用問題，如國外較多軟件應用下，很可能面臨建筑規范差異、單位制式差異以及設計習慣差異等問題。以Revit軟件為例，盡管其在深基坑模型構建中效果較為明顯，但若與其他如AutoCAD等軟件對比，在靈活程度上較差，且族庫中的族文件也很難與大多深基坑工程設計要求相吻合。因此，深基坑工程中BIM技術的應用，需保證合理選擇應用軟件［5］。

圖2　基于BIM技術的基坑支護結構模型

圖3　綴板組文件模型

4　結語

BIM技術的應用是現代深基坑工程設計與施工質量提升的重要途徑。實際引入BIM技術中，應正確認識技術的基本內涵與優勢，保證其在支護方案設計、協同與深化設計、施工過程模擬以及系統檢查等方面發揮重要作用。同時，BIM技術應用下，還需考慮到BIM團隊、族庫構建以及相關軟件選用等問題，這樣才能使BIM技術應用效果得到最大程度發揮，推動深基坑工程設計與施工質量的提高。

參考文獻:

［1］慕冬冬，付晶晶，胡正歡，等．BIM技術在深基坑工程設計中的應用［J］．施工技術，2015(S1):773-776．

［2］朱宇波，許磊，楊利寧，等．BIM技術在上海來福士廣場項目深基坑工程中的應用［J］．城市住宅，2015(11):113-115．

［3］潘珂．基于BIM技術深基坑工程信息化施工管理平臺研究［D］．南寧:廣西大學，2015．

［4］ 賈善濤．基于BIM技術的超大深基坑進度管理研究［D］．青島:青島理工大學，2015．

［5］ 張衛，陳善民．新型支護技術在深基坑工程中的應用［J］．施工技術，2015(1):40-42，45．

中圖分類號:TU463

文獻標識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0080-02

收稿日期:2016-04-07

作者簡介:張帥(1989-)，男，助理工程師

On application of BIM technique in deep foundation pit projects

Zhang Shuai
(Beijing Zhongbing Geotechnical Engineering Co．，Ltd，Beijing 100053，China)

Abstract:The paper indicates the application procedure for BIM technique in the architectural projects，introduces its application in deep foundation pit projects from the support scheme design，coordinative and deepened design，and collision check，and points out some suggestions for its application in the deep foundation pits，so as to exert the technique role maximally．

Key words:BIM technique，deep foundation pit，digital model