BIM技術在地鐵深基坑工程中的應用

蔣元廷

摘 要：目前，我國高層建筑工程行業正在迅速發展，深基坑工程建設的好壞對高層建筑工程的穩定安全有著直接的影響，以前的二維設計辦法具有很多弊端。建筑信息建模是指運用參數化模型指導工程設計、施工和運行的過程。基于BIM模型的過程項目的中央信息數據庫的建立過程，包括建立終生的所有實體和功能特征的相關信息，可以在項目的整個生命周期的服務，它為項目組成員之間的信息交流提供了便利，使提高項目的集成度和協作度成為可能。

關鍵詞：BIM技術；基坑工程；應用

1、工程簡介

上海軌道交通14號線是目前路網中繼1、2號線之后的一條A型8節編組大運量的東西向的市區級的軌道交通線路。上海軌道交通15號線線路起自城市西南部的紫竹高新區站，沿蓮花南路—銀都路—老滬閔路—桂林路—古羊路—古北路—大渡河路—桃浦西路—連亮路—祁連山路走行，止于城市西北部的顧村公園站。線路全長約42.270km，均為地下線，共設30座地下車站，平均站間距1.439km，全線設一段一場，分別為元江路車輛段和陳太路停車場，全線共有10座換乘車站，分別與11條軌道交通線路換乘。本標段工程范圍：14、15號線銅川路站土建結構工程。14號線銅川路站沿銅川路道路下方東西向布置，為地下二層雙柱島式車站，采用明挖順作法施工；車站外包總長度251.56m，標準段外包寬度24.04m；包括2、3、4/5號出入口及2組風亭。15號線銅川路站沿道路下方南北向布置，為地下三層雙柱島式車站，采用明挖順作法施工；車站外包總長度193.48m，標準段外包寬度25.14m；包括1、6、7號出入口及2組風亭。

2、深基坑BIM模型

采用模型AutodeskRevit軟件建立基坑的三維模型，將會有一個第一軸柱樁、攪拌樁、和鏈接支持Revit在CAD繪圖軟件，包括地下連續墻與墻漆，struts，腰梁，梁和梁元素，如繪畫、攪拌樁和工程樁和混凝土柱單元創建三維模型的基坑。與傳統的二維圖紙相比，三維模型實現了圖紙的可視化。通過三維模型，可以將支護樁結構、內部支護結構和地下連續墻直觀完整地展示給現場施工人員，使施工人員充分理解設計意圖，避免因誤解造成的損失。在Navisworks軟件中，為了將基坑監測信息與模型進行關聯，采用柱模型代替水平位移較深的連續墻斜孔。

3、基坑監測信息實時查看

BIM軟件的主要功能之一是信息處理模型，所有實體和功能項目的信息存儲在一個BIM模型，不僅可以將相關信息在建模的過程中，也可以在模型完成額外的信息，如文本、圖像、許多軟件提供了用戶自定義參數或字段添加軟件原始或字段。基坑監測是一個動態過程。隨著基坑工程的施工，在不同的施工階段會產生大量的監測數據。然而，這些數據在建模時并不存在。Navisworks軟件中的“DataTools”工具可以實現外部數據與模型的關聯，實現監測數據與實際工況的同步。通過在Revit軟件中不修改或添加連續墻族參數的情況下向構建的對象屬性添加附加信息，設計師的工作量大大減少。具體方法如下：

（1）利用Microsoft Excel創建的接地墻坡度測量參數數據。“GUID”值為基坑邊坡洞模型構件的“GUID”。“GUID”值是Revit創建的基坑模型為全局唯一標識時，軟件自動給出的構件標識。“GUID”值是Microsoft Excel用于檢測與模型關聯的數據記錄的惟一標識符，需要關聯的模型構件的“GUID”值將從Navisworks特性復制到表的GUID字段中。

（2）使用“DataTools”工具設置需要關聯的Excel文件，正確輸入SQL語句，指定要查詢的數據庫表。這個項目中的特定SQL語句是“SELECT*FROM[$]”，其中“GUID”=%prop（“project”，“GUID”）。

其中，“%prop”為Navisworks的模型特征函數。它使用兩個參數：“item”和“GUID”返回用戶在Navisworks中選擇的模型組件的GUID值。

（3）輸入字段名，將表與模型關聯。打開關聯模型對象的“屬性”窗口，在“屬性”窗口中會出現“墻接地測坡”頁面。

（4）上述方法適用于Navisworks軟件的特定語言版本。例如，簡體中文版本是適用的，但Navisworks軟件不適用于其他語言版本，如英文版本。原因是%prop函數的第一個參數是中文的“project”，在不同的語言版本中參數的翻譯會有所不同。為了避免這種語言帶來的問題，可以使用一個與語言無關的函數：%intprop，該函數的第一個參數“LcOaNode”是內部名稱，它與語言無關。從[MYM]中選擇*，其中"GUID"=%intprop（" LcOaNodeGuid"）；從[MYM]中選擇*，其中"GUID"=%intprop（" LcOaNodeGuid"）；這將正確地向模型添加額外的信息，即使是在軟件的英文版中。為模型添加附加信息的方法，使監控人員從大量的釋放形式，實現監測數據共享，方便工作人員可以快速、準確地找出危險點和變形敏感，決定是否啟動應急計劃，一邊查看實時監控數據，以提高工作效率。

4、復雜節點配筋

鋼到成千上萬的根在大型項目中，如果設計師畫的根，這種設計不僅機械和工作負載很大，那么可以使用歐特克公司提供擴展插件，這是高使用鋼筋插件，可以實現基坑支撐梁，束腰，冠梁鋼筋，如快。設計人員只需要在插件中定義加固參數、間距、主梁和箍筋的根數和位置，軟件就可以根據參數自動加固梁柱。但是變截面和異形體不能使用，只能根據Revit軟件中內置的鋼筋命令來繪制鋼筋。

這個項目使用插件和Revit軟件的圖紙為每個加固鋼梁可以表達清楚，復雜節點組件的可視化、空間關系復雜，基坑支撐體系節點，在節點的梁加固后十字路口發現了大量的上角撐的上支撐和碰撞鋼筋，發現通過調整縱向鋼筋的位置，更重要的是可以非常直觀地測量鋼筋間距，滿足規范要求，確保鋼筋最小間距。通過這種方法，問題解決在施工之前，減少工人當綁定配置不合理和返工，由鋼筋通過建模進行了鋼在施工之前，使有關人員能理解關鍵節點的施工過程，并解決施工過程中可能出現的問題，發現圖紙中存在的錯誤，及時采取措施糾正錯誤，加快施工速度，降低工程造價。

5、深基坑工程4D施工模擬

施工場地狹窄，施工交替進行。利用Navisworks軟件可以實現基坑施工的動畫仿真，并找出合適的施工方案。通過4 d施工模擬，施工計劃進度和實際進度，每個施工步驟的順序和工序之間的聯系可以顯示直觀，生動，施工過程中的關鍵點和難點把握準確，并可以提前解決的問題。同時方便施工單位直觀了解施工情況，合理安排施工工藝，避免因施工工藝失誤造成的人員、材料、機器的浪費，確保工程高效、優質地完成。使用Microsoft Project軟件編制進度計劃，然后將進度計劃導入Navisworks中，使三維模型與時間相關，并用動畫模擬施工。施工順序模擬：攪拌樁───地下連續墻工程樁冠梁和1的支持，5在開挖，混凝土的支持，由于缺乏強化裝配工人不能滿足甲方確定節點的建設目標，建設單位與BIM技術人員溝通和討論，提出了一種新的施工方案、綁定訂單從原來的綁定第一對稱梁系第一個角撐梁鋼筋，并對施工進度進行BIM技術仿真，以滿足施工進度的要求，并衍生自Navisworks軟件的施工仿真動畫，進行現場直播。

6、結語

BIM信息可視化技術不僅可以清晰地表達基坑工程設計方案各個環節的難點，而且便于施工人員直接了解工程的設計內容和施工技巧。BIM信息可視化技術的應用不僅可以有效地協調各個環節的工作，避免施工沖突，但同時，建筑模擬可以較早地發現施工過程中存在的問題，以優化和調整設計時間和提高基坑工程的施工質量。

參考文獻：

[1]譚佩.BIM信息可視化技術在基坑工程中的應用[D].廣州：廣州大學，2016.