BIM技術在深基坑工程中的應用

曹立朋

中鐵十二局集團第三工程有限公司 山西 太原 030024

引言

北京市通州區廣渠路東延（怡樂西路～東六環路）是廣渠路的一部分，起點接怡樂西路高架橋、終點與東六環相交，全長約7.6km，該道路分為地面道路及地下道路兩系統，地下道路采用明挖法施工，基坑深度19～25m。經濟的快速進步和發展大大提高了現代人的財產和生活質量，這使得人們對深基坑工程項目的施工成本質量管理有了許多更高效、更優質的管理需求。因此，合理配置和采用專業的BIM技術措施進行深基坑工程相關的過程管理是非常必要的。專業BIM技術的應用，既滿足了提高過程效率的需要，又最大限度地降低了深基坑工程質量過程管理中的操作失誤和效率風險，可以節約施工成本，充分發揮BIM技術在深基坑工程造價監督管理中的重要作用。

1 BIM技術在深基坑工程領域中的應用特點

1.1 有效收集和整理相關數據和信息

通過將BIM技術合理應用到深基坑工程施工中，可以高效地收集和存儲相關項目的數據信息，方便相關管理人員及時獲取所需的數據信息。比如，通過對深基坑工程施工材料的具體數量和規格進行匯總整理，管理人員可以及時發現不符合要求的施工材料或機械設備，以便及時處理問題，確保深基坑工程施工符合規范和設計要求。在深基坑工程的前期準備階段，通過BIM技術的合理應用，可以輔助管理人員對施工現場進行調查，了解工程材料的配置和施工要求，優化施工材料和機械設備的管理。管理人員也可以將獲取的工程數據信息上傳到BIM信息模型中，為以后的項目驗收提供參考。

1.2 具有可視化的特點

就BIM而言，其視覺特征主要是借助3D技術以三維形式展現二維平面的線條結構，將設計圖紙轉化為具有高度真實性的動態模型或形式，尤其是可以將抽象、不容易理解的圖紙進行可視化處理。而且在動態建模的過程中，可以將施工過程中的結構交叉和相互干擾反饋為可視化，在可視化的層面上很好地處理工程項目，可以幫助施工現場簡化工作流程，提高管理效果。在BIM技術應用于施工領域之前，我們主要是依靠二維設計圖紙來研究線性特征、曲線特征、平面條件、立面條件、剖面條件等深基坑防護結構。大量的設計圖紙導致工作量增加，遇到復雜煩瑣的項目，只能靠想象去理解。應用BIM技術后，工程部門可以使用建立的項目模型，明確不同深基坑工程防護構件與結構的關系，了解冠梁、連梁、混凝土支撐、格構柱、鋼管撐、預應力錨索、降水井、主體結構等的尺寸和材料類型。在可視化表達深基坑防護結構的同時，保證每一項工作都可以借助深基坑工程模型完全對接，解決以往施工時設計圖紙表達能力低的問題，更好地進行復雜建模施工[1]。

2 傳統深基坑工程現場施工中存在的問題

2.1 施工中質量控制問題

質量控制過程中的動力機制不足。目前，在深基坑工程項目的施工現場管理過程中，很多工作人員仍然固守以往的質量管理方法，只關注施工項目的成果，卻無法對施工作業過程中隱含的各種危險給出合理的防范措施，這為項目施工過程中的質量控制埋下了隱患。目前我國深基坑工程施工領域的信息化還未完全普及，很多施工單位還沒有與建設、監理等單位建立質量控制相關的信息交流平臺。即使一些企業已經創建了相關的質量管理軟件，但已建立的軟件仍然不夠完善，無法準確地進行信息交流和共享，無法形成完整的項目信息化。

2.2 工程進度監管薄弱

進度是影響項目綜合效益的關鍵因素。如果進度監管不力，很容易導致工程不能如期完工，間接增加不必要的建設成本，嚴重時還會導致“爛尾樓”。目前，我國深基坑工程進度管理主要采用CPM關鍵路徑法，輔以其信息化軟件。在實際工程中，為了盡可能縮短工期，提高施工效率，企業一般會合理重疊不同工序，優化組織設計，實現多個施工工序同步。但影響進度的問題仍然很多，比如設計之外的事故，管理人員之間缺乏溝通等等，導致整體工期的停滯甚至倒退[2]。

3 BIM技術在深基坑工程施工現場管理中的應用

3.1 設計階段的具體應用

在整個深基坑工程施工中，要對工程設計中的施工圖紙進行更深入的質量管理，根據整體工程的實際情況，對圖紙內容進行變更、調整、補充和更新。在此基礎上，還要保證變更完善的施工圖紙能夠滿足現場操作人員的要求。設計師對圖紙的審核與初步施工設計圖紙有一定的差異，重點是對初步施工設計圖紙的內容進行更深層次的規劃，進一步考慮初步施工中使用的所有施工材料和設備[3]。

3.2 項目質量管理

3.2.1 準備階段的質量管理。在正式開工建設前，設計師要利用BIM技術完成深基坑工程的三維模型，并根據模型調整圖紙中存在的不足和矛盾。方案確定后，要安排好施工工序的重疊順序，特別要注意鋼筋、構件、管線等材料集中位置的工序安排，避免上一道施工工序的結構覆蓋工作面，妨礙后續施工。借助準備階段的驗證工作，設計人員可以很好地消除方案中的隱患和問題，并采取相應的措施進行處理，從而全面提高方案的科學性和可靠性。在準備階段結束時，還可以利用BIM技術對施工中需要的預埋件、預留孔洞進行檢查和標記，以檢查其合理性。

3.2.2 施工過程中的質量管理。施工過程管理是質量管理的重點。實踐表明，在BIM技術的輔助下，建設工程的工期、質量、成本三項基本指標能夠達到很好的平衡，使得施工水平全面提升。具體來說，BIM技術的可視化處理可以將設計方案中的節點做法以圖像的形式直觀地展現出來，提高施工作業人員的技術水平，幫助他們合理規劃材料的使用和工藝的重疊。例如，在可視化鋼筋連接過程時，可以通過立體模型明確定義鋼筋的數量、類型和位置。此外，還可以提高對預埋件、預留孔洞位置和尺寸的控制，加強施工精度。具體來說，在設計管道時，可以自動優化其布置，智能確定最佳開啟位置，并準確定位，從而保證開啟效率，提高其科學性[4]。

3.3 材料的動態控制

在建筑領域的傳統工作中，資金和材料的使用數量主要依靠人工計算，不僅消耗大量的工作時間，而且存在計算不準確的問題。此外，市場上各種材料的價格隨時可能會發生變化，國家福利政策也會發生變化，導致施工過程中存在材料價格波動問題，難以合理控制資金，將對項目收益率產生不利影響。在這種情況下，應科學運用BIM技術，編制相應的資金管理規劃內容，借助建模系統整合工程數據信息、成本信息、材料信息等，通過3D技術建立模型和數據庫系統。在BIM技術的支持下，根據項目的具體動態特點，準確計算各節點工程量，便于對項目涉及的材料價格和資金進行動態管理。日常施工期間，電子設備、移動通信設備等也可用于現場開展跟蹤管理活動，以便隨時了解施工期間的資金占用和材料申請情況。為防止現場盲目施工，必須利用BIM技術動態掌握資金、材料、成本等情況，在合理管理物資的同時，防范市場價格波動帶來的影響，確保對物資、資金及相關項目的有效控制[5]。

3.4 科學控制施工進度

BIM技術廣泛應用于工程建設進度管理，可為企業提高工作進度、縮短工程建設工作時間提供可靠的工程信息人力資源技術支撐。首先，可以在基于精心構建的BIM平臺三維設計模型中加入一些時間約束，構建四維設計模型，該方法可以有效解決后期施工過程中工程數量不確定性導致施工進度自動變化的問題。其次，基于BIM技術的智能深基坑工程四維模型系統具有行業信息化和工程智能化的強結合，支持不同工程專業的信息技術碰撞。管理人員甚至可以根據現場進度的變化隨時完善后期施工進度變更計劃，有利于有效減少后期施工進度變更的現象。

3.5 安全監控的應用

在BIM技術安全管理系統中，有很多安全注意事項，可以根據其不同類型自動列出，從而保證施工安全。而且，在BIM安全管理體系中，安全管理預防措施可以根據工程進度不斷調整和更新，每一項安全管理措施都可以在全動態模式下落實到位。通過BIM技術的施工模型，采用智能監控技術，對施工全過程進行動態監控，便于及時管理。監督員可以根據監測的實際情況，對施工現場進行實時監督管理。此外，為了獲得最新的施工安全管理狀況和具體實施措施，工程部可以與其他部門密切合作，從而真正實現深基坑工程的安全管理[6]。

3.6 優化現場施工檢查工作

傳統的施工現場檢查工作主要依靠人員、儀器設備等的操作，具有一定的局限性，如結果不準確、檢查工作不充分、未能及時發現工程質量隱患和安全風險等，這將對施工現場檢查工作和其他管理工作的有效實施造成不利的影響。因此，有必要利用BIM技術優化現場檢查流程。首先，在相關檢測軟件中建立三維模型，模擬工程現場情況，進行測試，以最快的時間發現工程問題，為相關施工部門提供準確的整改依據，從根本上保證工程質量安全。其次，一般來說，深基坑工程建設產生的廢棄物排放和降解是一個難題，尤其是在當前國家倡導綠色施工的環境背景下，如果廢物和廢棄物不能得到合理的排放和處理，將導致環境污染、超標排放等。因此，在現場垃圾檢測過程中，有必要使用BIM技術，借助三維模型對是否存在可回收廢物進行檢測和分析，并將可回收的廢物和廢棄物應用于工程項目。對于不能重復利用的廢棄物，也可以通過BIM三維模型分析確定適用的場景和區域，便于合理處理[7]。

4 結束語

施工現場管理是深基坑工程項目管理中不可忽視的一步，優秀的深基坑工程現場管理要求施工企業具有科學的管理理念和較高的管理水平。BIM技術延續了這兩方面的要求，因此能夠科學有效地進行協同輔助工作，促進項目建設管理水平的提升，進一步推動深基坑工程領域項目建設的進度和工作效率，所以既能科學提高工程質量，又能有效控制施工成本，避免浪費。