浅谈某工程中应用基于BIM-4D的基坑监测系统

包永成

江苏东印智慧工程技术研究院有限公司/南京地下空间高技术产业研究院有限公司 江苏 南京 210000

1 基坑工程安全监测主要问题

我国的基坑工程监测，由于技术不完善，在以下方面还存在问题，如表1。

表1 基坑工程安全监测存在的主要问题

2 深基坑的安全监测系统构建及应用

2.1 项目简介

以“南京世茂 NO.2016G11”项目进行开发、应用。该项目地上5栋超高层，地下4层，基坑开挖约21米深，分4个子基坑。采用的安全监测系统，如下图示。

图1 基坑安全监测系统

2.2 系统架构

系统架构，主要由：①传感器与数据采集子系统、②数据传输子系统、③数据存储与处理子系统、④数据分析与预警子系统、⑤可视化模型子系统 构成。

（1）传感器与数据采集子系统：使用水准仪、钢筋计、全站仪、测斜仪、水位计等一系列的半/全自动设备，以及无线DTU等采集系统，获取周边沉降、支撑轴力应力、坑外水位等数据或文件。

（2）数据传输子系统：结合数据的发送频率、体量，选择合适的网络拓扑，因地制宜地使用人工/有线/无线/混合方式进行数据传输；同时应符合时效原则，按期数收集，未及时处理的数据视为异常。

（3）数据存储与处理子系统：解读自动/手动上传的文件、传感器报文，剔除无效信息，同时融入一些基本概念（如：监测点位、期数），后台按统一格式、规则入库，并进行简单清洗、分时段统计。

（4）数据分析与预警子系统：深度融合规范细则，针对不同级别基坑的不同监测项目，进行超限预警的自判定与对应条文提示；制定各类型、各测点的预警规则，设定多级阈值，以多种方式通知相关部门。

（5）可视化模型子系统：构件级别的三维展示，使用Revit/SketchUp建立初始BIM模型，再以OBJ/GLB格式进行网页加载，基于Three.js框架进行三维交互、动画生成。更进一步，让甘特图发挥“时间”功效：甘特图的每个工序，可播放施工动画；甘特图的时间轴，可切换模型任意时刻的状态，进行全方面数据的呈现、对比。

2.3 系统的功能模块设计

系统采用B/S架构，支持数据的高并发，在云端、实体服务器端均可快速化部署，对数据进行科学化存储与定时备份。其主要模块功能及设计，列举如下：

（1）统计项目当前的总体、安全概况，查看危险数据和预警；

（2）建立基坑项目档案，包括项目信息、文件汇总；

（3）工程进度甘特图的编辑，监测项目、监测点的管理；

（4）BIM三维模型的构件级查看，点选显示各监测点的数据曲线；

（5）甘特图的“BIM-4D”效果与所处工序的动画展示；

（6）借助仪器设备、微信小程序等，采集、上传监测、巡查数据；

（7）数据的处理，避免了人工复制粘贴、使用Excel表格计算的冗长过程，按模板自动生成全部报告，且支持流程业务的审核；

（8）预警规则、阈值的设定，规范条文的融入，超限值判断；

（9）按角色制定权限，分级化管理，按记录的人员操作落实责任主体。

3 结束语

借助于上述系统，基坑施工全面采用信息化存储管理，能方便地进行历史对比与即时预警，极大提升了安全管理时效性，且便于检索、回溯、追责；同时大大减少人工重复的计算、表格生成过程，实现安全模式的创新与工作效率的提升。