淺談某工程中應用基于BIM-4D的基坑監測系統

包永成

江蘇東印智慧工程技術研究院有限公司/南京地下空間高技術產業研究院有限公司 江蘇 南京 210000

1 基坑工程安全監測主要問題

我國的基坑工程監測，由于技術不完善，在以下方面還存在問題，如表1。

表1 基坑工程安全監測存在的主要問題

2 深基坑的安全監測系統構建及應用

2.1 項目簡介

以“南京世茂 NO.2016G11”項目進行開發、應用。該項目地上5棟超高層，地下4層，基坑開挖約21米深，分4個子基坑。采用的安全監測系統，如下圖示。

圖1 基坑安全監測系統

2.2 系統架構

系統架構，主要由：①傳感器與數據采集子系統、②數據傳輸子系統、③數據存儲與處理子系統、④數據分析與預警子系統、⑤可視化模型子系統 構成。

（1）傳感器與數據采集子系統：使用水準儀、鋼筋計、全站儀、測斜儀、水位計等一系列的半/全自動設備，以及無線DTU等采集系統，獲取周邊沉降、支撐軸力應力、坑外水位等數據或文件。

（2）數據傳輸子系統：結合數據的發送頻率、體量，選擇合適的網絡拓撲，因地制宜地使用人工/有線/無線/混合方式進行數據傳輸；同時應符合時效原則，按期數收集，未及時處理的數據視為異常。

（3）數據存儲與處理子系統：解讀自動/手動上傳的文件、傳感器報文，剔除無效信息，同時融入一些基本概念（如：監測點位、期數），后臺按統一格式、規則入庫，并進行簡單清洗、分時段統計。

（4）數據分析與預警子系統：深度融合規范細則，針對不同級別基坑的不同監測項目，進行超限預警的自判定與對應條文提示；制定各類型、各測點的預警規則，設定多級閾值，以多種方式通知相關部門。

（5）可視化模型子系統：構件級別的三維展示，使用Revit/SketchUp建立初始BIM模型，再以OBJ/GLB格式進行網頁加載，基于Three.js框架進行三維交互、動畫生成。更進一步，讓甘特圖發揮“時間”功效：甘特圖的每個工序，可播放施工動畫；甘特圖的時間軸，可切換模型任意時刻的狀態，進行全方面數據的呈現、對比。

2.3 系統的功能模塊設計

系統采用B/S架構，支持數據的高并發，在云端、實體服務器端均可快速化部署，對數據進行科學化存儲與定時備份。其主要模塊功能及設計，列舉如下：

（1）統計項目當前的總體、安全概況，查看危險數據和預警；

（2）建立基坑項目檔案，包括項目信息、文件匯總；

（3）工程進度甘特圖的編輯，監測項目、監測點的管理；

（4）BIM三維模型的構件級查看，點選顯示各監測點的數據曲線；

（5）甘特圖的“BIM-4D”效果與所處工序的動畫展示；

（6）借助儀器設備、微信小程序等，采集、上傳監測、巡查數據；

（7）數據的處理，避免了人工復制粘貼、使用Excel表格計算的冗長過程，按模板自動生成全部報告，且支持流程業務的審核；

（8）預警規則、閾值的設定，規范條文的融入，超限值判斷；

（9）按角色制定權限，分級化管理，按記錄的人員操作落實責任主體。

3 結束語

借助于上述系統，基坑施工全面采用信息化存儲管理，能方便地進行歷史對比與即時預警，極大提升了安全管理時效性，且便于檢索、回溯、追責；同時大大減少人工重復的計算、表格生成過程，實現安全模式的創新與工作效率的提升。