BIM 技术在深基坑工程中的应用研究

张帅

(北京中兵岩土工程有限公司，北京　100053)



BIM 技术在深基坑工程中的应用研究

张帅

(北京中兵岩土工程有限公司，北京100053)

摘要:简述了BIM技术在建筑工程中的应用流程，从支护方案设计、协同与深化设计、碰撞检查等方面，介绍了BIM技术在深基坑工程中的应用，并提出了一些深基坑中应用BIM技术的建议，以最大限度地发挥BIM技术的作用。

关键词:BIM技术，深基坑，数字模型

0　引言

作为高层建筑工程中的重要组成部分，深基坑工程本身具有地质条件影响明显、施工条件复杂以及专业性较强等特点，若忽视做好规划设计与施工管理工作，极易对建筑整体质量带来不利影响。这就要求将BIM技术引入其中，其本身作为数据化工具，对工程设计与施工等控制可起到明显作用。但如何使BIM技术优势充分发挥出来，又成为困扰大多项目单位技术应用的难题。因此，本文对深基坑工程中BIM技术的运用研究，具有十分重要的意义。

1　BIM技术相关概述

关于BIM技术，其主要指在三维数字技术指导下进行数字模型的构建，并利用该数字模型对整个项目设计、施工或管理进行指导。该模型中会将所有工程信息融入其中，贯穿于建筑全生命周期内，如图1所示为BIM技术路线图。

从BIM技术应用特征看，集中表现在:

第一，信息集成。由于该技术运用下强调进行三维模型数据库的构建，其区别于以往二维设计方式，可为技术人员在建筑物信息模拟方面提供支撑。如构件连接形式、构件空间关系以及荷载情况等，都可利用三维模型进行模拟。加上三维设计下可使各建筑节点都得以明确，更为建筑设计提供技术支撑。

第二，工作协同性。技术应用中强调做好平台构建工作，旨在使所有参建主体如施工单位、监理单位、设计单位以及业主等进行信息沟通，对施工效率的提升与施工质量保障可起到明显作用。而且BIM技术中也涉及碰撞检查策略，其要求对各系统如管线系统、结构系统等是否有冲突问题进行判断，这样在各专业沟通强化的基础上，促进设计水平的提高。

最后，工作关联性。由于BIM技术的实现本身以模型作为依托，模型中所有信息内容都存在一定关联性，这样在建筑内容出现变更时，可通过模型中信息的改变完成变更查看与分析等工作，无需重新处理相关图纸，所以BIM技术既可为施工质量提供保障，也有利于成本的控制［1］。

图1　BIM技术应用路线图

2　深基坑工程中BIM技术应用分析

2．1支护方案设计中的BIM技术

深基坑工程设计前期需做好勘察工作，将勘察得到的结果与现有资料等进行结合，完成环境模型构建过程，此时BIM技术的运用强调将地基基础、地下管线、周边构筑物以及地质情况融入到模型中，在此基础上确定基坑支护方案。其中的基坑支护体系在BIM技术运用下主要以三维实体模型的形式展现出来，设计人员与业主等参建单位可直接通过该模型，对其中的建筑物、管线以及道路等进行观察，若发现有设计问题存在，可直接在模型中整改并验证，可视化效果极为明显，对设计与施工起到一定的指导作用［2］。

2．2协同与深化设计中的BIM技术

作为深基坑设计的主要难题，协同设计强调将所有基坑、基础、建筑与结构内容引入其中。在BIM技术应用下，可直接使所有内容集中在同一平台中，设计人员可结合自身设计要求进行BIM模型的构建，保证在中心文件、BIM模型可相互链接，这样其他专业也可对该模型进行查看，有利于设计变更问题的有效控制。另外，以往基坑设计中所采用的方式多表现在平面设计方面，一旦遇到具体构件设计或复杂节点问题，将面临极大的难题。而在BIM软件应用下，将直接采取参数化设计形式，使复杂构件以新组件的形式呈现。与CAD块文件相似，该组件可直接在模型中进行布置，或者利用参数调整方式对材料总量进行分析，可满足施工成本控制要求。

2．3碰撞检查策略的运用

在BIM技术中，应用较为广泛的便以碰撞检查策略为主，其对于深基坑工程设计水平的提升能够起到明显效果。尽管与超高层建筑设计相比，基坑工程无需考虑到梁与柱、管线与管线等碰撞情况，然而也有较多如地下室结构与格构柱、工程桩与立柱桩、格构柱与立柱桩等问题。因此，将碰撞检查策略引入其中，对这些空间位置关系进行描述，可为设计人员提供相应的参考指导。同时，不同专业都可随时针对模型中的问题进行沟通，有利于设计质量的提升［3］。

2．4施工中BIM技术的应用

由于基坑工程本身具有一定的特殊性，如竖向支撑体系、场地或环境等，都可能影响施工质量，所以基坑设计中需严格做好土方开挖方案编制工作，如车道设计问题、开挖顺序以及出口土布置等。此时在BIM技术应用下可采取4D模拟措施，通过模拟施工工程，判断施工方案是否存在问题。本文在研究中主要选取某工程作为实例。该基坑在深度、长度与宽度上分别保持为23．1 m，123 m，63 m，其中有部分位置可达到24．1 m深度。在支护中强调以钻孔灌注桩、连续墙为主，且配合四道内支撑，以此达到支护目的［4］。在BIM技术应用下，主要考虑在三维设计中引入Revit Structure，Redvit Architecture等软件，并进行相关模型的构建，其中支护结构模型如图2所示。

该模型构建结束后便可以将Revit中碰撞检查策略引入，对布置后的支护结构进行分析，判断其与其他结构相冲突的情况，做好调整工作。同时，考虑到该工程场地限制问题，主要需要保证最大坡度要求得以满足的同时，使基坑支护结构标高保持合理。若利用二维图纸，很难对这些问题进行具体描述，而在Revit应用下进行三维模型构建，可使土方开挖方案更为合理。另外，在深化设计中需要做好复杂节点分析工作，比如缀板族模型图的构建，可以通过Revit实现，具体如图3所示。这样在所有模型合理设计的基础上，便可用于整个工程设计与施工指导。

3　深基坑工程中BIM技术应用相关建议

尽管深基坑工程中BIM技术应用优势较为明显，但仍需注意较多相关问题，具体包括:第一，BIM团队问题。技术应用下要求BIM团队发挥重要作用，可由BIM工程师、管理员作为主体，其中工程师职责在于模型构建，而管理员负责专业协调、计划实施、模型合并等工作。这样在BIM团队作用发挥的基础上，可使基坑工程中的BIM技术应用取得更为明显的效果。第二，族库构建问题。BIM技术应用中族库的构建极为重要，要求其将具体的族文件融入族库中，这样设计人员在建筑模型构建中可直接从族库中获取需要的数据信息内容。除此之外，深基坑工程中的BIM技术应用还需充分考虑到软件选用问题，如国外较多软件应用下，很可能面临建筑规范差异、单位制式差异以及设计习惯差异等问题。以Revit软件为例，尽管其在深基坑模型构建中效果较为明显，但若与其他如AutoCAD等软件对比，在灵活程度上较差，且族库中的族文件也很难与大多深基坑工程设计要求相吻合。因此，深基坑工程中BIM技术的应用，需保证合理选择应用软件［5］。

图2　基于BIM技术的基坑支护结构模型

图3　缀板组文件模型

4　结语

BIM技术的应用是现代深基坑工程设计与施工质量提升的重要途径。实际引入BIM技术中，应正确认识技术的基本内涵与优势，保证其在支护方案设计、协同与深化设计、施工过程模拟以及系统检查等方面发挥重要作用。同时，BIM技术应用下，还需考虑到BIM团队、族库构建以及相关软件选用等问题，这样才能使BIM技术应用效果得到最大程度发挥，推动深基坑工程设计与施工质量的提高。

参考文献:

［1］慕冬冬，付晶晶，胡正欢，等．BIM技术在深基坑工程设计中的应用［J］．施工技术，2015(S1):773-776．

［2］朱宇波，许磊，杨利宁，等．BIM技术在上海来福士广场项目深基坑工程中的应用［J］．城市住宅，2015(11):113-115．

［3］潘珂．基于BIM技术深基坑工程信息化施工管理平台研究［D］．南宁:广西大学，2015．

［4］ 贾善涛．基于BIM技术的超大深基坑进度管理研究［D］．青岛:青岛理工大学，2015．

［5］ 张卫，陈善民．新型支护技术在深基坑工程中的应用［J］．施工技术，2015(1):40-42，45．

中图分类号:TU463

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0080-02

收稿日期:2016-04-07

作者简介:张帅(1989-)，男，助理工程师

On application of BIM technique in deep foundation pit projects

Zhang Shuai
(Beijing Zhongbing Geotechnical Engineering Co．，Ltd，Beijing 100053，China)

Abstract:The paper indicates the application procedure for BIM technique in the architectural projects，introduces its application in deep foundation pit projects from the support scheme design，coordinative and deepened design，and collision check，and points out some suggestions for its application in the deep foundation pits，so as to exert the technique role maximally．

Key words:BIM technique，deep foundation pit，digital model