BIM技术在基坑工程中的应用

陈欢

摘 要：随着建筑行业的飞速发展，建筑工程地下空间的开发不断深入，基坑工程项目也变得越来越复杂。为了保证基坑工程的顺利开展，提高基坑工程的质量与安全性，必须做好基坑工程的整体设计工作，由此，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）被引入集成工程建设中。本文对BIM信息可视化技术的相关内容进行论述，总结了BIM信息可视化技术在基坑工程中的应用。

关键词：建筑信息模型;信息可视化技术;基坑工程

中图分类号：TU17文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）34-0136-03

Application of BIM Information Visualization Technology

in Foundation Pit Engineering

CHEN Huan

（Beijing University of Civil Engineering and Architecture，Beijing 100044）

Abstract： With the rapid development of the construction industry， the development of the underground space of the construction project is going deeper and deeper， the foundation pit project is becoming more and more complex. In order to ensure the smooth development of foundation pit engineering and improve the quality and safety of foundation pit engineering， the overall design of foundation pit engineering must be done well. Therefore， building information modeling （BIM） is introduced into the integrated engineering construction. In this paper， the related content of BIM information visualization technology was discussed， and the application of BIM information visualization technology in foundation pit engineering was summarized.

Keywords： BIM;information visualization;foundation pit engineering

隨着经济与技术的进步，高层建筑已成为建筑业发展的趋势。为了有效保证高层建筑的安全性，加强其基坑工程管理尤为重要。在实际施工过程中可积极构建建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），将文字与图片转化成可视化的模型，使工程师提升对基坑工程的掌控，从而提高工程的质量。

1 BIM技术概述

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是通过创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的全生命过程。BIM实现了从传统二维绘图向三维绘图的转变，可以使建筑信息更加全面、直观地展现出来。

BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达，是一个共享的知识资源。建设项目不同阶段的参建方通过在BIM中提取、插入、完善、更新信息参数，在共同的BIM模型中实现协助作业，在建设项目全生命周期中，BIM模型为建设过程的所有决策提供直接可靠的依据，从而实现建筑工程质量提高、效率增加、风险大量降低的目的[1]。

BIM具有以下优点。第一，BIM是立体模型，与CAD等图纸信息相比，其能更加直观地观察所构建的模型，可视化效果非常强。通过BIM，人们能够一眼看出工程构造，明确工程所需要的材料、造价等信息。而CAD图纸缺乏立体性，只有专业人员才能看懂图纸中所蕴含的信息内容，同时还要有极为丰富的想象力将抽象的信息具象化为图形，所以其可视性较差。第二，BIM的协调能力比较高。建筑工程涉及的环节较多，每个环节都会有单独的工程图纸，如果在施工过程中各个环节没有做好沟通和交流，而是各司其职，就容易出现冲突和矛盾，从而影响整个工程的进展[2]。而使用BIM，能有效避免协调不足的问题。因为BIM能将众多信息融为一体，各个环节的工作内容在模型上一目了然，如果存在环节间的冲突，能及早发现并做出合理修改。第三，BIM是一种建筑信息模型，所以能够对施工过程进行模拟。BIM不仅能对工程施工的环境、工程内部的构造等进行模拟，而且能对施工过程中的光照、人流、节能等环节进行模拟。而且附带时间因素后，其能将3D模型演变为4D施工模拟过程，让施工各个环节清晰展现出来。如果再加入成本因素，就可以有效控制预算。第四，BIM能对工程的各个环节进行优化。传统的CAD图纸只能对工程的基本参数进行描述，而对具体如何施工则无法给出优化建议。而通过构建建筑信息模型，施工中的所有环节都得到展现，施工人员能更好地完成施工任务。第五，BIM的可视化效果好，无论是平面图形还是立体图形，内部的信息都是一致的，不会出现不匹配的情况。因此，在对某个部分进行修改后，整体信息也会随之相应变动，从而使模型得到优化。BIM还能够将平面图、立体图、解剖图、管线图、明细表等一一展现出来，让工作人员按照图表开展施工，避免了因沟通不及时而出现问题的情况发生[3]。

2 BIM技术在基坑工程中的应用

2.1 利用BIM技术实现对基坑工程的监测管理

基坑工程在施工前需要利用BIM技术设计出3D可视化模型，通过模型对基坑工程中内部的维护结构、外部的施工环境等进行模拟，然后与时间因素相结合，对整个施工过程进行现场再现，从而实现对基坑工程的监测管理。通过可视化技术的监测，能够及时发现基坑工程施工过程中存在的支护结构危险，并预测发生危险的位置，从而让技术人员结合基坑的形变趋势以及外界诸如建筑物沉降、管道变形等因素，寻找到有效的解决方案，避免安全事故的出现。

通过使用BIM技术，对基坑工程中所有信息数据进行整合，形成能够进行监测的建筑信息模型，以更为直观、可靠的视觉效果将可能发生的情况展现出来。所有部门的工作人员都可以在模型中看到监测结果，从而降低了技术人员展开分析和沟通的工作量，让基坑工程的施工更加高效。

2.2 利用BIM技术实现对基坑工程的进度管理

基坑工程建设中，一直以来都采用CAD图纸进行施工。CAD图纸能将工程施工的信息参数展现出来，但不能把各个环节的施工情况有效衔接在一起，无法呈现其中存在的冲突等。如果施工人员不能进行有效沟通，很容易导致各环节出现冲突和矛盾，影响施工进展。而使用BIM技术，可将二维的建筑施工图纸转换成3D可视化模型，所有施工环节都能在模型中得以有效展示，从而使工作人员在模型中发现各个环节的衔接是否存在问题，并对问题进行合理优化，提高工程施工效率。

对基坑工程进行设计时，BIM能对基坑工程中的所有信息进行综合处理，如基坑内部设施、基坑周围环境、基坑支护等，形成一系列的平面图、立体图等，为基坑工程施工提供合理指导，促进基坑施工进度的快速达成。通过构建建筑信息模型，能够让图纸设计中存在的缺陷一目了然，从而对这些问题进行修正和优化，使基坑工程施工得以顺利开展。

传统基坑施工需要专业人员依靠自己多年的经验设计施工方案，但由于缺少科学的依据进行验证，所以会出现很多问题，而且很难及时发现方案中的缺陷，给施工带来困扰。使用BIM技术，可通过3D模型展现施工方案，对整个施工过程进行再现，从而根据实际施工情况对方案进行合理优化。而且通过BIM技术还能有效分析施工现场的设备安放、场地划分处理等工作，并进行有效规划，防止各个施工环节因沟通不畅而出现冲突，提高工程施工效率，避免因物料堆放杂乱而引发的环境污染问题。

2.3 利用BIM技术实现对基坑工程的质量管理

以往开展基坑工程施工前，所使用的图纸都是设计人员根据经验设计的。但人的能力是有限的，不可能对图纸设计得面面俱到，一些环节出现冲突时也难以及时发现，导致具体施工时出现问题难以及时解决，从而使得工程返工或延期。而利用BIM技术构建3D模型，能将基坑工程施工信息展现出来，使设计图纸中存在的冲突问题及时被发现，保证了施工方案的合理性，并提高了工程施工质量。

传统基坑工程在设计图纸时，各个环节的图纸彼此独立，增加了图纸设计的内容，同时还要将图纸分门别类，如分为平面图、立体图等。这些图纸必须由专门的设计人员进行设计，其他工作人员很难看懂图纸中的内容。而采用BIM技术后，所有设计图纸的内容可以全部集中在一个模型内，还能自动在不同图纸类型中转换。模型内所有图纸类别的参数是一致的，某项内容发生改动后，其他类别的模型也会自动调整到相同的内容。因此，使用BIM技术，不仅能降低设计工作量，而且能降低对图纸的分析难度，保证施工设计质量。

随着技术的不断发展，BIM可视化技术也在更新换代，融入了很多关于新材料、新技能的内容。在对基坑工程进行设计时，这些新的内容会使利用BIM设计的施工图纸更加全面，也让施工人员能够及时了解施工中的变化，从而做出相应的施工处理，提升施工质量和效率。

2.4 利用BIM技术实现对基坑工程的安全管理

基坑工程施工的安全性是非常重要的，与整个工程的进度息息相关。在传统基坑工程施工过程中，由于使用的图纸只能将工程施工的各项参数罗列出来，不能形象地对施工过程进行展示，因此，工作人员难以及时发现潜在的安全问题。而使用BIM技术构建3D模型，能直观地对施工过程进行模拟，及时发现其中存在的安全隐患，并找到可能发生危险的位置，从而结合预测结果制定可靠的解决措施。在BIM模型中，还能提前做好安全防护预案，规划好安全逃生路线，一旦发生事故，能及时进行救援，降低事故所引发的人员伤亡和财产损失。

2.5 利用BIM技术实现对基坑工程的沟通管理

传统的基坑工程施工中，由于各个施工环节的图纸是相对独立的，施工人员在工作过程中难以进行及时的交流和沟通，导致信息共享不及时，经常出现施工冲突或施工错误，造成返工，延缓施工进程。施工过程中，必须保持良好的沟通，这是防止问题发生的重要保障[4]。但在实际施工现场，由于施工环节、人员众多，而且所需的专业知识各不相同，工作强度较大，因此难以保证信息交流的及时性和有效性。在多数情况下，沟通是难以协同的，可能造成图纸因错误、漏洞等反复修改，增加了施工人员的工作量，也可能导致信息不匹配而引发更多问题。

在这样的情况下，引入BIM技术非常必要。BIM技术能将整个基坑工程的信息数据进行整合，生成可视化的3D建筑模型。施工人员和设计人员可以直接在模型上进行沟通，防止出现因沟通不畅而引发的问题。而且模型中的信息能够保持一致性，如其中某项内容被修改，其他相关内容会被自动调整，保证了信息的一致性，大大减少了设计人员的修改工作量，也能防止因未及时交流而造成的施工图纸信息不一致的现象。所以，利用BIM技术建立模型，既能有效提升工作效率，也能解决沟通困难的问题。

2.6 利用BIM技术实现对基坑工程的成本管理

任何建筑施工项目都需要考虑施工成本，希望最大程度上节约成本，以提高生产利润。但很多建筑企业缺乏有效的成本控制能力，无法形成可靠的成本控制效果，从而在工程结算后投入成本加大，影响利润，甚至造成亏损[5]。为了避免这种情况的发生，需要做好成本控制管理工作。

在基坑工程中引入BIM技术，可以添加所有的施工经济成本信息，并在模型中充分显示，为工作人员对成本的核算提供便利。而且通过BIM模型可以及时更改信息，对最适宜的施工方式进行推演，避免了因沟通不及时而产生的返工和资源浪费，为施工企业节约了大量成本。

3 結语

BIM技术能将基坑工程施工的全部信息容纳其中，构建出可靠的建筑模型，反映施工过程中存在的各种问题并进行优化，从而保证基坑工程施工的质量和效率。

参考文献：

[1]程健.关于建筑BIM的研究[J].安徽建筑，2013（6）：19-20.

[2]王薇.BIM技术在深基坑工程中的应用研究[J].四川建材，2020（2）：88-89.

[3]李国君.BIM技术在基坑开挖施工安全管理中的应用研究[J].散装水泥，2019（5）：56-57.

[4]王晓斌.BIM可视化技术在基坑设计中的应用分析[J].居舍，2018（4）：10.

[5]沈亚鹏，严伟.BIM信息可视化技术在基坑工程中的应用[J].改革与开放，2018（6）：21-22.