探析深基坑工程BIM技術及信息化管理的應用

於禛浩

針對深基坑工程施工情況進行分析，以某工程為例，分析了如何在施工中應用BIM技術，內容主要有碰撞檢測、復雜節點可視化、實時查看基坑監測等。同時闡述了如何進行深基坑工程的信息化管理，內容有：物聯網施工現場視頻監控設置，物聯網塔機起重機械安全監控設置，分布式基坑監測信息管理系統等。

以上海市長寧區某基坑工程為例，該工程設計、勘察、施工一體化項目，包含工程項目的設計、勘察與施工總承包工作。該工程使用BIM技術，同時對工程實施信息化管理。BIM技術在我國應用時間較短，但是已經充分凸顯出其優勢，因此得到了廣泛應用。加上對信息技術的充分應用，能夠促使深基坑工程的施工效率得到提升，確保工程安全順利進行，因此對深基坑工程BIM技術及信息化管理的應用進行分析，以期提升深基坑工程施工和管理水平。

一、工程概況

建筑耐火等級為一級，地下室防水等級為一級，建筑結構安全等級二級，地基基礎安全等級二級。抗震等級：裙房框架為三級（不小于 18 m跨度的框架和樓梯間周邊框架為二級）；塔樓鋼筋混凝土核心筒為特一級，塔樓鋼框架為二級。建筑主體結構形式為砼/鋼框架結構，使用年限50年。擬建建筑設計±0.00絕對標高為3.450，室內外高差0.15m。

該工程采用鉆孔灌注樁，按樁的分布位置和作為分為兩種樁型：塔樓樁（抗壓樁GZH1）和裙房/地庫樁（抗壓樁/抗拔樁GZH2）。塔樓樁（抗壓樁GZH1）采用樁端后注漿工藝，以增加樁端承載力。設計±0.000相當于絕對標高3.45m。同時本工程基坑開挖面積約14506m2，周長約566m，場地周邊地面標高約為3.200 m，基坑普遍開挖深度約15.4m。基坑工程安全等級為一級，基坑南側美術館、東側住宅樓、周邊已建道路及地下管線為本工程需要重點保護的對象。

二、BIM技術應用

1.碰撞檢測

深基坑建筑和超高層建筑相比，不用考慮到土建和安裝施工，同時管線以及管線碰撞情況也不用考慮。但是深基坑工程存在著較為復雜的地下室結構和維護結構。策劃該工程，對基坑BIM模型導入到地下室結構BIM模型當中，對其進行碰撞檢測，發現了154碰撞點，多數碰撞點均集中在地下三層。結合這一檢測結構，技術人員對地下三層結構的頂板以及支撐梁的碰撞情況，對第二道支撐標高整體進行上移，在對地下三層結構頂板進行具體施工過程中，不用將第二道支撐拆除。此后，結合支撐結構柱和結構梁的具體碰撞情況，和設計單位之間進行有效溝通，對碰撞隔構柱進行水平位移，科學避開了碰撞的位置。促使支撐邊緣格構柱的距離增大，這就促使受力的可靠性得到有效提高。

圖1 地下室管線與混凝土碰撞圖

2.復雜節點可視化

該工程使用的是Extensions插件以及Revit軟件當中的自帶繪制鋼筋命令，該軟件可以對支撐圍護體系當中全部支撐梁鋼筋進行可視化，這就促使復雜的節點以及不同構件空間之間的關系變得可視化。這項工程支撐體系節點相對復雜，使用BIM模型，可以明確節點的交叉位置，而支撐梁的主鋼筋難以穿越格構柱，促使大量的主支撐以及次支撐上部分鋼筋和圍檁上排鋼筋相互碰撞的問題得以解決。對BIM技術進行應用，可以對縱向鋼筋位置進行適當調整，并且可以相對直觀地觀察到各個鋼筋之間的距離，促使鋼筋可以滿足最小間距。借助BIM可視化技術，進行技術交底，從而避免施工人員在鋼筋綁扎過程中，因為鋼筋不合理而返工。

本工程上部結構為鋼結構懸挑及混凝土核心筒結構，因此地下結構施工時存在混凝土結構及鋼結構共同存在的復雜混凝土勁性結構節點，采用BIM技術能很好的解決復雜節點的可視化及施工前的相關交底工作，在以往的施工前對于類似勁性結構復雜節點的交底深度僅能做到書面的文字化交底，有了BIM技術的介入，施工前完成節點的三維模型后在技術交底方面能夠更直觀地看到鋼結構的安裝、鋼筋穿越鋼結構柱和梁的開孔位置及外表面打栓釘的相對位置等的施工問題，從而避免施工過程中開孔位置錯誤造成的返工及鋼結構強度降低的施工問題。

3.實時查看基坑監測

基坑監測以動態形式存在的，基坑工程的具體施工，會在不同施工階段出現大量施工監測數據，其并不是建模時就有的，而是需要和當時的施工工況進行關聯、在Naisorks軟件當中，借助“Data Tools”工具，能夠促使外部數據和模型相互關聯，促使所監測的數據以及實際情況實現同步目標。不用到Revit軟件中進行修改或者增加圍護柱和支撐梁參數，這就大大減少了工作人員工作量，節省大量工作時間。該種方式促使相應監測人員從相應表格中釋放出大量附加信息，從而促使各方對于檢測數據實現共享，讓現場工作人員可以快速、準確地尋找出危險點以及變形敏感點，從而確定是否對預案進行啟動，讓監測人員可以對監測數據進行實時查看，促使工作效率得到有效提高。

4.基于BIM技術的場布管理

該工程采用相應的BIM三維策劃軟件，在施工前期及初步階段根據相關的BIM模型、合同、圖紙及相關技術要求和創優要求對本項目的施工各階段進度進行模擬，在尚未施工之前對本工程的進度和施工安排有一定的初步了解并對相關進度進行一定的優化，分階段對施工現場臨時設施的布置和材料堆場的安排進行提前的模擬排布，為今后施工中避免二次搬運和材料短駁提供一定的技術支持。

本工程地處城市中心區域，基坑占地面積大、周邊可占用的施工區域少，對施工過程中的材料堆場及相應的加工廠的安排就是本工程在地下室階段的重要部分，大部分的材料加工機械及材料堆場都會設置在棧橋上并且會根據施工進度的不斷推進做出相應的調整，所以棧橋的形式對本工程的施工順序及進度的快慢有決定性的作用，因此我根據相關的客觀條件對本工程的深基坑階段的棧橋及場布做了相關的模擬。

圖2 基坑階段棧橋及場布模擬圖

5.BIM 5D平臺協同

該工程借助廣聯達BIM 5D平臺手機APP對工程成本、工程物資、工程進度以及工程質量等進行協同管理。借助手機移動端對深基坑施工過程進行實施監控和錄入，保障施工現場施工安全。同時通過任務的形式推送責任人，在云端實施遠程跟蹤，最終實現閉環管理。使用BIM 5D平臺，可以將工程現場施工照片進行錄入，促使客戶端和云端同步，則可以實現遠程查看物資使用情況和物資投入情況。

三、信息化管理在深基坑工程中的應用

1.物聯網施工現場視頻監控設置

因為基坑工程量大、面廣，為了促使管理水平得以提升，和公司、建設單位以及相關部門相互溝通，可以使用視頻監控系統。主要工作有，對施工現場范圍內的一切活動進行監控，該范圍從工地大門、施工內道路等。借助數字遠程監控系統，對于工地內部的重點場所進行實時監控，提高安全水平，并且可以提升管理效率，安排管理經驗比較豐富的專人對各個項目進行視頻監控和抓拍，同時以現場實際情況為基礎，采用截圖和文字相結合的方式，開具質量方面以及安全方面的整改單據。此外，還可以使用PM系統，將這些信息推送到項目部，然后對這些整改信息進行審核。

2.物聯網塔機起重機械安全監控設置

因為深基坑工程施工現場情況較為復雜，存在諸多影響因素，而傳統管理方式，不但費時費力，同時也難以獲得較為理想的效果。在進行深基坑施工過程中，對于使用塔機提出了較高要求，如果塔機出現事故，可威脅人員安全。對塔機使用安全進行嚴格把關，主要是依靠先進設備做出不間斷的監控，從而及時發現安全隱患，并且進行預警處理，這種情況下 ，不但能夠提升施工效率，并且還能夠在一定程度上提升施工安全性。

3.分布式基坑監測信息管理系統

結合對基坑的檢測結果，以GIS為基礎，開發出一種分布形式的基坑監測信息綜合管理和預警系統，該系統主要是借助C/S結構，實現數據的共享以及協同工作，針對區域當中多個基坑地質情況進行嚴密勘察和設計，全方位采集關于中基坑監測、周邊建筑物等方面的信息，同時對這些信息進行存儲，并作出詳細的分析處理，然后將相應結果輸出。借助這一分布形式的基坑監測信息管理和預警系統，能夠為工程整體安全提供保障。

四、結語

總而言之，在進行深基坑工程施工過程中，使用BIM技術基礎上，對其進行信息化管理，能夠從中及時找到可能存在的施工技術問題以及安全隱患，同時還可以確保工程進度和施工質量。BIM技術和信息化管理，為深基坑工程的順利建設奠定基礎。