BIM技术在深基坑工程项目管理中的应用研究

张南 章金平

摘要：近年来，随着经济的发展，我国的深基坑工程建设的发展也有了改善。受基坑工程开挖和地层卸荷作用的影响，基坑工程施工过程中不可避免地引起周围土体、地表邻近建（构）筑物及地下管线的变形。为确保基坑安全、高效开挖，基坑监测是一种最为常用的施工控制手段。目前传统的基坑监测多依据工程规范及标准，借助人力手动进行数据处理及分析，且监测结果多以二维图表数据进行展现。这一过程对技术人员水平要求较高，且处理的结果无法反映监测数据的三维空间和时间分布，无法及时、有效地反馈与指导实际工程施工。因此，建立一个统一的数据信息管理平台，实现基坑监测数据的高效管理，且通过设定监测数据的阈值，实现预测预警，对指导基坑施工具有十分重要的意义和应用价值。

关键词：BIM技术;深基坑工程项目管理;应用研究

引言

可视化、模拟性、优化性等是BIM技术具有的特点，BIM在工程中的应用逐渐引起人们的关注，但目前其在软土地铁深基坑工程中的应用还较少。软土地铁深基坑工程建设中频出的风险事故一直是让人棘手的问题。以福州地铁某地铁站为背景，首先基于Rivit软件构建地铁深基坑模型库，然后对其常见的风险事故进行梳理并采用风险矩阵对其进行评价分析，最后通过将风险评价嵌入地铁深基坑BIM模型中，实现了风险可视化。成果可以为施工和策划带来指导与参考。

1基坑BIM模型建立

基坑BIM模型采用Revit软件建立，主要分为以下四个步骤：（1）导入底图。首先将基坑工程CAD平面图作为底图导入到项目中，导入方式包括“链接CAD”和“导入CAD”两种。通常，基坑CAD平面图导入只保留必要的基坑边界线，其他信息诸如高程点、道路、管线等图形数据对建立模型无用，预先删除。（2）基坑放坡。基坑放坡常选择适用性好的绘制地形表面的方式实现。绘制前，要对各点的高程数据进行统计。基于CAD底图精准设置三维点，各点连接形成各个坡面。（3）构件布设。首先将族载入到基坑项目文件中，设置参数形成所需族类型，将各个族实例放置于三维空间的指定位置处，即可完成基坑模型构件布设。（4）地层构建。完整的基坑模型包括支护模型和地层模型。相较于CAD图纸，3D地层模型使基坑模型更加完整、形象直观，更贴合人们对基坑工程的理解认知。以“板”代替地层，绘制地层边界，设置地层厚度，以不同颜色代表不同地层，将地层设置在指定标高处，绘制地层模型。

2软土地铁深基坑BIM模型库建立

采用族文件构建软土地铁深基坑BIM模型库。通过创建族，可以将同一组文件载入到不同的项目中减少繁琐的建模工作。将不同族划分到同一类，形成模型族库，方便我们随时调用。在归类总结基坑施工阶段所有构件后，依据结构划分，创建了相应的支护模型库和地连墙模型库及其配筋库。最后根据实际需要，对已创建的构建模型库稍加修改就可以应用于其他项目中。钢筋混凝土支撑、钢支撑和地连墙等模型创建，建议选用适用范围广的常规公制模型样板，对于钢筋来说应该选择钢筋形状样板-CHN。在放置钢筋到主体结构时，可以在一个剖面上拼接成一个整体，然后转到相应视图，使用阵列功能快速布置钢筋。在阵列之前，应该检查每一层的钢筋是否有碰撞。因为布置的钢筋层数较多，在三维视图中检查中间的钢筋时，其他层的钢筋会对我们的视图造成影响，这时就需要我们隐藏其他层的钢筋。如果发现有碰撞，就需要对钢筋的布置进行调整，调整完成后再进行阵列。钢筋载入模型后，默认设定为用线模型表示。如果想获得更好的视觉效果，可以右键单击钢筋图元，打开属性栏的视图可见性，在三维视图一栏中勾选“清晰的视图”和“作为实体”。并分别选择“详细程度-精细”，“视觉样式真实”，即可在三维中查看。创建项目文件后导入CAD平面布置图，绘制标高轴网后载入族文件，逐步完成地連墙，支护结构建模。

3BIM技术具体应用

3.1场地布置

在项目施工中，需要为办公及生活设置必要的活动板房，其布置需遵循的原则为最大限度利用现有用地，保证经济性与实用性。对此可借助BIM技术实施综合布置，同时利用装配式围挡为施工现场展开排版。结合施工设计方案，某项目深基坑施工具体可分成以下三个阶段：第一阶段为场地平整;第二阶段为放坡平台施工;第三阶段为坑底施工。对于第二阶段，其场地布置相对复杂，不仅场地面积狭小，而且所需机械设备数量诸多，需要多台设备同时施工，所以，有必要借助BIM技术实施平面及整个空间的优化处理。

3.2方案模拟

3.2.1土方开挖

某项目所在地区为软土区，且地质分布的均匀性较差。基于此，土方开挖需结合地质情况做好区别设计。对于水平分区开挖，以A2、A1、B2、B1和塔楼的顺序依次进行;而垂直开挖按照锚杆下方500mm严格控制。另外，对开挖区中土质开展颜色区别，以此直观表现出各层土质具体情况，为基坑数据监测提供帮助。在建模过程中，对不同区域的构件信息分别进行完善，然后将其导入至Navisworks开始应用，对不同阶段所用开挖方法予以动态演示，使不同区域开挖实现无缝衔接，进而从整体上对绘图模式进行改善。

3.2.2支护施工

某项目深基坑支护工程量巨大，采用过去的文档管理模式难免存在缺陷，特别是文档之间缺乏集成性，导致后期资料复杂度较高时难以快速找到有价值的信息。对此，在引入BIM后，能为实际的支护施工顺序提供良好指导，直观表现出支护体系各方面信息，如位置、间隔距离、长度和直径等。另外，通过对某个支护结构的单选或多选，还能对该结构的详细信息进行查询。

3.2.3锚索施工

某项目深基坑施工所用锚索为可回收式，相比其他类型的锚索，工艺比较复杂。对此，在完成深基坑的建模后，采用3Dmax软件进行协作，为锚索施工开展动态模拟，以此形象且直观地表现出整个施工过程当中需要注意的重点和难点，以此使技术交底实现可视化，从而达到最佳的交底效果。

3.2.4综合勘察及三维建模

首先，开展基坑现场勘查工作，持续采集工程地质、水文地质资料与周边环境信息等，生成现场勘查报告，将报告中的各项信息导入BIM数据库中，作为三维建模与支护方案初步选型的信息依据。

其次，设计人员使用相关软件构建三维信息模型，在模型中立体化呈现基坑实体情况，如基坑周边建（构）筑物、道路及管线、基坑竖向支护体系、水平支撑体系等，帮助设计人员直观掌握基坑现场情况与了解设计成果。例如，在设计人员使用ArchiCAD 17软件建模时，需要对各楼层板面标高及支撑面标高进行定义，导入dwg格式平面轴线图与保留构件轴线dwg格式文件，再使用软件的建模单元来建立三维项目模型，对模型进行渲染处理，即可完成建模操作。此外，为有效区别三维模型中的基坑组成元素，应使用多种表面颜色展示各构件对象及非构件对象，以此改善基坑模型生成效果，如选择使用1-5级灰度等级控制方式，1级饱和度最低，5级饱和度最高。

3.3进度管理

通过对计划进度与实际进度之间的对比，确定差异是否处在允许范围内，并找出导致差异过大的具体原因，以此对项目进度予以有效控制和必要的优化。利用Navisworks先建立构件选择集合，然后将方案对应的进度计划导入（也可进行新建），再将建立完成的选择集添加至进度计划当中，同时将构件实际状态调整至构造、临时与拆除，以此即可完成对计划进度的动态模拟，达到预期的动态管理目标。

3.4深基坑开挖中BIM技术的应用

深基坑开挖中，为保障开挖的精确性，应当对BIM技术进行有效应用，对建筑所在地的相关数据信息进行全面收集，并以此为根据，建立3D模型，从而为深基坑开挖提供有效的数据支持。在收集相关数据信息的时候，可以应用无人机倾斜摄影测量技术，借助无人机这种机动、易操作、灵活、便捷的航空摄影测量设备，来获取高分辨率、高质量的影像数据，并借助具有高清晰、高精度、大范围等优势的倾斜摄影测量技术来对复杂场景进行全面感知，充分结合数据采集设备的高效性优势以及数据处理流程的专业化优势，来将地貌、地物的位置、外观、高度等属性直观、全面地反映出来。获得详细、准确的航测数据之后，便可以以此为根据，建立3D GIS模型。深基坑施工过程中，借助这一3D模型，便可对开挖土方量进行准确计算，为深基坑开挖提供有效的数据支撑。同时，在深基坑开挖过程中，可以借助3D模型，来对开挖高程进行动态化分析，从而避免欠挖、超挖等问题的出现，保障深基坑开挖的施工质量。

结语

（1）參考有关基坑构建的书籍和风险矩阵评估的方法，结合工程实际，基于BIM软件构建了软土地铁基坑BIM模型库;（2）通过对风险源的辨识，使用风险矩阵法完成重大风险清单;（3）将其应用于福州某软土地铁深基坑工程，能够为其带来施工管理和策划的指导与参考。

参考文献：

[1]郝伟.BIM技术在深基坑工程项目管理中的应用研究[J].住宅与房地产，2021（09）：161+240.

[2]余琳琳.深基坑工程施工中BIM技术的应用研究[J].建筑经济，2020，41（10）：46-49.