BIM 技术在房屋建筑工程中的地基技术研究

李想

0 引言

将先进的BIM 技术应用于房屋建筑工程项目当中，更有利于促进地基施工技术朝着成熟化的方向发展。在房建地基施工中，BIM 技术贯穿于规划、设计和施工建造的整个过程，不仅可以通过三维参数和可视化模型完美地表达设计创意，而且能高效解决地基施工中的空间布置和交叉施工问题。在BIM 技术的帮助下，可以优化和完善地基施工方案，及时解决地基施工当中的复杂化问题，并通过三维建模及施工模拟等功能，发现施工设计中的问题并提前解决，从而更好地保障地基方案设计的合理性和实施效果，确保整个房屋建筑的质量和安全，推动建筑行业高速发展。

1 分析BIM 技术在房屋建筑工程中地基技术的应用价值

（1）与CAD 二维设计技术相比，BIM 技术的强大功能可以在地基施工中的每一个环节都得到具体体现和实际应用。地基施工环境复杂，技术应用复杂，图纸设计或表述不清，都可能影响到读图和施工技术的应用，而且在施工阶段遇到问题后往往还需要进行设计变更。在基于BIM 技术的三维可视化、碰撞检测、施工模拟等功能的协调作下，可以提前发现设计中可能存在的问题，进而提前进行设计优化，采取有效的预防处理措施，避免施工中的设计变更，从而让每一个施工阶段的独立作业都会更加顺利和完善。

（2）基于BIM 模式，地基施工管理可以实现信息创建、信息管理和信息共享的数字化模式，可以对量、价、施工进度、资源调配等进行更加有效的动态控制。而且各单位之间可以实现数据及时共享，更有利于相互协调作业。将BIM 技术应用于房屋建筑工程地基处理阶段，首先会从勘察环节入手，结合Revit 系统建立地基地质模型，再结合地质模型与施工环节的关系进行分析，保障分析结果的全面性。

1.1 地质模型的应用

（1）在建立的BIM 模型中，可以同时对各个岩层当中所包含的土石方、淤泥工程量进行直接计算，保障了计算结果的准确性和完整性。而且可以针对土方、石方以及淤泥量等基础参数，按照不同的单价，进行工程造价预算，管理者可以结合工程造价的预算情况，提前采取有针对性的管理和控制措施，以提高工程造价管理的有效性。

（2）在BIM 三维模型中，可以对岩层的走向等进行直观的分析，从而有利于施工方案的科学制定。例如：在土方开挖过程中，可通过BIM 模型对淤泥层的走向进行观察判断，从而有利于土方开挖顺序方案的制定和开挖总体深度的把控。在房屋地基施工过程中，土方开挖是非常重要的一个施工环节，而且需要大型的机械设备参与施工作业，所以对初次开挖深度的把控非常关键，有了BIM 模型的支持，就能直观准确地进行分析，给大型机械的进场和施工技术方案的制定提供更多可靠的参考依据。又比如在分析斜岩的过程中，BIM 可以帮助施工人员全面判定入岩的实际情况，在进行锤击桩和静压桩施工工艺时，可以更加合理地删选入岩方法。

1.2 基坑地质模型

针对常规类型的地质报告情况来说，通常是从风化的岩面区域入手，借助等高图或者柱状图的形式，可以充分表达多个层级的地质情况。在研读地质情况的过程中，由于常规类型的地质报告可读性相对较差，需要设计人员和施工人员发挥出充分的想象能力，基于细致化的层面，才能全方位地解读每个环节的地质情况。在地基施工中，明确地质中各岩层的总体走向是非常重要的，但在常规类型的地质报告中，是无法直接掌握这些重要信息的，这就导致常规类型的地质报告效用性不强。BIM 在使用三点成面技术的过程中，能够针对常规类型的地质报告进行转变，将其变化为以数字化和形象化为主的三维地质模型，这就非常有利于观察图形当中的任意一个剖切面，在充分掌握地质情况的基础上，还能为分析任意层的岩土分布情况提供技术支持，保障岩土走向探讨的明确性，如图1～图3所示。

图1 钻孔模型

图2 覆盖层、风化层等地质界面

图3 钻孔模型叠加地质界面形成地质模型

1.3 与其他模型之间的结合应用

（1）可以针对基坑支护模型与桩基础模型进行整合，有利于分析后期拆除支撑以及地下室施工作业之间的关联性，从BIM 模型中发现并及时扫清施工阶段可能会出现的问题和障碍，有效提高后期施工效率。

（2）在建立地基支护模型过程中，同步建立桩基础模型，通过对地质模型与桩基础模型的全面整合，将地质模型叠加到桩基础模型当中，严格按照设计方案的具体要求，借助BIM 模型的形式，可以全方位地检查每一根桩基的入岩情况，结合模型对每一根桩体的桩长进行计算，保障最终计算结果的准确性。采用传统工艺计算桩长时，通常是结合施工区域的平均岩层深度进行粗略的计算得到长度数据，这种方式得到的结果并不精确。然而在BIM 技术的支持下，不仅计算过程更简单，而且对桩体桩长的计算结果也更精确，不仅可以准确掌握桩体的入岩深度，实现施工质量管理的精细化，而且也更有利于工程造价成本的合理控制。比如对于预应力管桩施工作业来说，桩长计算结果的精准性，不仅有利于配装作业的顺利实施，而且可以在最大程度上减少工程资源的浪费。

2 分析BIM 技术在房屋建筑工程地基施工环节的有效应用

2.1 三维模型可视化应用

在进行房屋地基施工设计的过程中，传统的CAD 施工图纸设计为平面二维图纸，难以站在多个不同的角度，针对工程项目的建设要求进行观察。如果要更好的读懂图纸，就需要相关技术人员具备很强的三维构图能力。二维设计图纸的局限性，使得一般技术人员无法根据图纸对工程项目中的构件进行定位，也不利于相关人员的沟通，给后期的地基施工作业带来很多的不便，稍有不慎则可能带来较为严重的经济损失。

BIM 三维建模技术，以数字化和可视化的优势和效用，将二维图纸转化为三维视觉，并且可以将模型文件导入相关的模拟软件，对施工过程进行动画模拟演示，为地基施工提供可靠的技术支持。工程建设人员可以借助BIM 三维立体视图的形式，充分展示工程建设要点，并清晰了解到各部分结构和构件之间的联系，如图4 所示。在分析空间位置关系的过程中，能够基于整体性的形式，获取与房屋建筑工程项目相关的关键数据信息。并结合施工现场的实际情况，将其与三维模型进行对比，及时找出施工阶段可能会存在的问题和不足，并针对工程项目设计方案做进一步的优化和完善，有效提高房屋地基施工作业的实施效率。

图4 某项目基坑支护与地下室结构模型

对于三维模型当中的各项构件来说，由于此类构件相互关联性强，并且具有整体性特征。当出现设计变更等情况时，若某一结构中的基础参数出现了变动问题，那么此时其他构件参数也会随之发生改变。借助BIM 软件的功能，可以实现对相关参数数据的自动调整，从而满足房屋建筑结构配件的整体性需求。

2.2 实现物料跟踪自动化管理目标

为了保证房屋地基施工质量的可控性和可追溯性，确保房屋建筑工程项目的质量可靠，需要在施工过程中对所使用的建筑材料进行记录，并且保证记录结果的全面性和完整性。在使用BIM 技术的过程中，结合房屋地基工程的实际情况，构建以建筑材料为主的三维参数模型，确保在施工阶段所需用的全部材料都能够被记录于三维模型当中，采取直接记录的方法，形成更加完善的物料管理工作系统。当房屋建筑工程地基施工作业在实施阶段遇到了突发性的安全、质量事故时，可以及时调取数据库当中的相关记录，进行物理追踪，有了充足的参考数据作为指导，就能及时找出发生故障问题的所在区域，及时发现故障出现的原因，采取有针对性的处理措施，及时解决问题并实现对不良纠纷问题的合理规避。

2.3 材料工程量自动统计

工程材料供给与整体施工进度之间有着紧密联系。保障材料供给的合理性，一方面可为施工进度提供保障，另一方面也可以提高资源配置水平，提升对建设资金的利用效率。通过BIM 技术，可以整合相对复杂的资源数据和信息，借助Revit等相关软件创建项目结构模型，生成不同部位材料明细表，并自动导入Excel 表格进行数据整理，统计出工程材料的用量，为后续现场施工作业材料用量的管控具有重要指导意义。如在统计地基施工的混凝土耗用量时，可以通过Revit 软件创建的结构模型，按照不同等级、不同部位生成明细，然后导入Excel 表格整理统计出各种等级混凝土的具体需求量。在进行预制构件采购时，采购人员只需要将与工程构件相关的三维模型发送给厂家，厂家就能够通过线上形式了解到相关构件信息和需求量，并有针对性地展开产品设计和制造。

3 基于BIM 技术提升房屋建筑工程地基技术水平的有效措施

3.1 将BIM 技术应用于地基项目质量管理阶段

在开展房屋地基项目施工作业时，需要突出质量管理工作的优势和效用，不仅需要从整体角度出发深入了解施工质量相关状况，还需要从局部层面的施工程序入手，对施工过程加以分析，要基于动态化的形式加大对施工操作环节的控制力度，突出质量管理体系建设的有效作用。

在应用Revit 建模方法的过程中，需要基于全面化的形式，分析房屋建筑地基项目的设计资料和相关信息，借助BIM 技术的可视化功能和信息共享优势促进施工阶段参建主体的沟通和交流，加强施工人员和技术人员之间的紧密联系，使其能够更好地相互配合协同，促进施工过程的顺利进行。地基施工作业需要涉及土方开挖、桩基础、混凝土等施工单位之间的共同作业，这就需要基于直观性的角度，打造与房屋地基项目相关的建筑模型。并借助BIM 技术的模拟演示作用和碰撞检测功能，为各专业操作流程和施工作业提供明确指导。

BIM 技术可构建三维空间模型，将地基施工阶段所需要参考的图纸信息予以紧密联系，将地基工程的整体效果以完整的形式呈现给施工人员，施工人员不仅可以观察地基施工作业的过程和设计效果，还能借助准确的材料指导信息，进一步优化和完善流程管理图，保障工程的建设质量，提高地基技术的应用水平。

3.2 将BIM 技术应用于地基项目安全管理阶段

在开展房屋地基施工项目的安全管理时，需要结合施工现场的实际情况，做好施工过程的动态管理，促进安全管理工作的有效落实，要从质量、进度以及成本管理等方面的内容入手，在明确三者紧密联系的情况下，采取有针对性的施工管控措施，发挥出地基项目安全管理体系的优势和效用。可借助BIM 模型的建立形式，通过对此类模型的合理应用，结合地基施工现场的实际情况，制定项目进度计划、3D 综合信息模拟、4D 施工过程模拟、动态空间需求分析、动态安全需求分析等等，通过模拟使施工人员和设计人员对现场可能会存在的安全、质量隐患加以分析。在综合考虑的基础上，制定更加切实可行的安全管理工作措施，做好有针对性的管理指导，保障管理措施编制的科学性，以有效掌控地基施工过程的安全。

4 结语

在房屋地基施工中借助BIM 技术打造三维地质模型，可对充分还原地质状况，并在此基础上进一步优化和完善相关方案内容，保障地基处理方案的科学合理性。BIM 技术为地基施工作业的开展提供了便利性技术支持，通过模型演示、碰撞检测等功能可及时发现地基处理阶段可能会出现的安全和质量风险问题，并且在动态管理、材料管理、成本控制方面都有很高的实用价值，为项目的精细化管理提供了重要的技术支撑。