BIM技术在深基坑施工阶段的应用研究

张静

摘    要：近年来，城市的交通和空间压力不断增大，环境污染日益严重，大力发展地下交通和空间的建设变得十分必要和紧迫。深基坑是指开挖深度超过5m（含5m），或深度虽未超过5m，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程，通常来说施工区域都非常狭窄。随着BIM技术的出现，如何将BIM技术应用到深基坑施工中是很有必要去研究的，这将极大地推动深基坑施工进程的顺利进行。文中介绍了BIM技术极其特点，分析了BIM技术在深基坑施工中的优势，并建立了基于BIM的深基坑优化模型，将BIM技术应用到深基坑施工中。验证了BIM技术在深基坑施工中的有效性和实用性，为深基坑施工提供了新的参考价值。

关键词：BIM技术;深基坑施工;施工阶段;应用

1   引言

近年来，深基坑工程的形态、功能和规模变得越来越繁杂，从而加剧了深基坑的施工难度和危险性。传统的深基坑技术和施工模式已无法满足当下高度复杂化的深基坑工程建設。随着建筑信息模型（BIM）技术的出现，它为建筑行业提供了一种数字化且统一标准的信息表达方式，也给工程实施产生了巨大的影响。在深基坑施工过程中，BIM技术应用到工程的许多方面，工程施工效率大大提高。用BIM技术去辅助深基坑工程施工，可以使施工过程更加高效进行。文章对比了基于BIM技术的施工方案和传统方案，研究BIM技术的基本概念和技术优势，分析了将BIM技术应用于深基坑施工的意义，通过建立深基坑BIM模型，研究具体应用和优化流程。最后验正了BIM的实用性。

2  BIM技术的深基坑施工阶段的应用研究

2.1  深基坑工程的概念

根据中华人民共和国住房和城乡建设部于2009年发布《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中的附属文件，深基坑工程为：（1）开挖深度超过5m（含5m）的基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程。（2）开挖深度虽未超过5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑（构筑）物安全的基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程[2]。

2.2  BIM技术的概念

建筑信息模型（BIM）被定义为：应用计算机数字技术创建了一个对设施所有的物理和功能特性及其相关项目生命周期的可运算的表达建筑信息模型，并在设施的拥有人和管理运行人员对设施在整个生命周期进行使用和维护，作为一个信息的储存库[3]。

2.3  BIM技术特点

BIM是基于建筑工程项目所有相关信息数据的基础上建立的，在BIM系列软件组成的概念生态系统进行虚拟建筑信息模型的操作和生成。其特点包括：

（1）操作的可视化（Visualization）。

（2）信息的完备性（Completeness）。

（3）信息的协调性（Coordination）。

（4）信息的互用性（Interoperability）

基于建筑信息模型技术这四个特点，基于BIM技术的模式将成为未来建筑行业发展的新模式。

2.4  深基坑施工优化

施工现场布置是贯穿整个施工过程的重要工作。在深基坑施工现场，施工环境复杂且场地有限，需要高效的施工现场布置，确保基坑施工快速进行，而BIM技术为深基坑施工现场布置提供了新的方案。

2.4.1  深基坑施工现场的主要信息

深基坑施工现场布置需要准确的信息数据，具体如表1所示。

2.4.2  导入BIM模型信息

BIM模型是考虑到成本和运输效率等方面信息的一个全信息集合体，因此只需提取对应的信息参数，以满足施工现场的数据需求。基于BIM技术的深基坑施工现场布置结合了等面积和非等面积研究的优势，在方案设计过程中考虑了设施的面积约束，降低了算法的复杂度。

2.4.3  BIM数学模型建立

基于临时设施成本、施工材料的重复运输成本、人员的移动成本，运输距离和运输时间等因素，可以构建出多目标规划的数学模型。

对于构建的数学模型，确定施工现场设施的位置后，设施间的运输距离成为定值。因此，将多个施工现场方案的参数值导入数学模型，选取其中计算出的最小值方案。

2.4.5  基于BIM的优化框架

在基于建筑信息模型的现场布置优化过程，主要应用步骤为：

（1）用软件建立施工现场设施布置建筑信息模型。

（2）设置碰撞检测条件，并进行碰撞检测测试。

（3）若碰撞检测出现问题，对建筑信息模型重新修改，然后进行RCTG提取。

（4）将提取的RCTG数据和工程量数据进行转换格式，用于多目标函数的计算。

（5）在计算结果有解的情况下，直接对结果进行分析，确定最终的方案。

3  结论

本文重点汇总了当BIM技术应用于深基坑施工阶段时的信息，分析并简化了优化目标，提取出了相对位置关系。经过对比分析，建立目标函数及其优化框架。分析了BIM技术在深基坑施工过程的具体应用。本文结合传统进度计划编制方法，讨论了BIM在深基坑工程施工过程与施工进度计划编制所起到的主要作用。BIM技术能够在深基坑施工的各阶段有效辅助施工进度。而且BIM技术建模功能强大，可直观模拟深基坑工程施工信息。可以缩短施工消耗时间，提高工作效率。BIM技术可以对施工环境真实模拟减少了施工过程中不必要的设计变更，也可以提前发现未实施项目的计划缺陷，确保深基坑施工过程顺利进行。因此，BIM技术引导着未来的深基坑施工的发展方向。

参考文献：

[1] 张志.基于BIM信息化技术的施工场地布置与优化[J].天津建设科技，2017（1）：34～36.

[2] 苏相岗，吴泓康.BIM技术在施工方案优化中的应用研究[J].建材世界，2016（2）：67～71.

[3] 何建军，王硕，姚守俨.基坑工程BIM应用[J].土木建筑工程信息技术，2016（6）：55～59.