BIM技术在深基坑工程中的应用

曹立朋

中铁十二局集团第三工程有限公司 山西 太原 030024

引言

北京市通州区广渠路东延（怡乐西路～东六环路）是广渠路的一部分，起点接怡乐西路高架桥、终点与东六环相交，全长约7.6km，该道路分为地面道路及地下道路两系统，地下道路采用明挖法施工，基坑深度19～25m。经济的快速进步和发展大大提高了现代人的财产和生活质量，这使得人们对深基坑工程项目的施工成本质量管理有了许多更高效、更优质的管理需求。因此，合理配置和采用专业的BIM技术措施进行深基坑工程相关的过程管理是非常必要的。专业BIM技术的应用，既满足了提高过程效率的需要，又最大限度地降低了深基坑工程质量过程管理中的操作失误和效率风险，可以节约施工成本，充分发挥BIM技术在深基坑工程造价监督管理中的重要作用。

1 BIM技术在深基坑工程领域中的应用特点

1.1 有效收集和整理相关数据和信息

通过将BIM技术合理应用到深基坑工程施工中，可以高效地收集和存储相关项目的数据信息，方便相关管理人员及时获取所需的数据信息。比如，通过对深基坑工程施工材料的具体数量和规格进行汇总整理，管理人员可以及时发现不符合要求的施工材料或机械设备，以便及时处理问题，确保深基坑工程施工符合规范和设计要求。在深基坑工程的前期准备阶段，通过BIM技术的合理应用，可以辅助管理人员对施工现场进行调查，了解工程材料的配置和施工要求，优化施工材料和机械设备的管理。管理人员也可以将获取的工程数据信息上传到BIM信息模型中，为以后的项目验收提供参考。

1.2 具有可视化的特点

就BIM而言，其视觉特征主要是借助3D技术以三维形式展现二维平面的线条结构，将设计图纸转化为具有高度真实性的动态模型或形式，尤其是可以将抽象、不容易理解的图纸进行可视化处理。而且在动态建模的过程中，可以将施工过程中的结构交叉和相互干扰反馈为可视化，在可视化的层面上很好地处理工程项目，可以帮助施工现场简化工作流程，提高管理效果。在BIM技术应用于施工领域之前，我们主要是依靠二维设计图纸来研究线性特征、曲线特征、平面条件、立面条件、剖面条件等深基坑防护结构。大量的设计图纸导致工作量增加，遇到复杂烦琐的项目，只能靠想象去理解。应用BIM技术后，工程部门可以使用建立的项目模型，明确不同深基坑工程防护构件与结构的关系，了解冠梁、连梁、混凝土支撑、格构柱、钢管撑、预应力锚索、降水井、主体结构等的尺寸和材料类型。在可视化表达深基坑防护结构的同时，保证每一项工作都可以借助深基坑工程模型完全对接，解决以往施工时设计图纸表达能力低的问题，更好地进行复杂建模施工[1]。

2 传统深基坑工程现场施工中存在的问题

2.1 施工中质量控制问题

质量控制过程中的动力机制不足。目前，在深基坑工程项目的施工现场管理过程中，很多工作人员仍然固守以往的质量管理方法，只关注施工项目的成果，却无法对施工作业过程中隐含的各种危险给出合理的防范措施，这为项目施工过程中的质量控制埋下了隐患。目前我国深基坑工程施工领域的信息化还未完全普及，很多施工单位还没有与建设、监理等单位建立质量控制相关的信息交流平台。即使一些企业已经创建了相关的质量管理软件，但已建立的软件仍然不够完善，无法准确地进行信息交流和共享，无法形成完整的项目信息化。

2.2 工程进度监管薄弱

进度是影响项目综合效益的关键因素。如果进度监管不力，很容易导致工程不能如期完工，间接增加不必要的建设成本，严重时还会导致“烂尾楼”。目前，我国深基坑工程进度管理主要采用CPM关键路径法，辅以其信息化软件。在实际工程中，为了尽可能缩短工期，提高施工效率，企业一般会合理重叠不同工序，优化组织设计，实现多个施工工序同步。但影响进度的问题仍然很多，比如设计之外的事故，管理人员之间缺乏沟通等等，导致整体工期的停滞甚至倒退[2]。

3 BIM技术在深基坑工程施工现场管理中的应用

3.1 设计阶段的具体应用

在整个深基坑工程施工中，要对工程设计中的施工图纸进行更深入的质量管理，根据整体工程的实际情况，对图纸内容进行变更、调整、补充和更新。在此基础上，还要保证变更完善的施工图纸能够满足现场操作人员的要求。设计师对图纸的审核与初步施工设计图纸有一定的差异，重点是对初步施工设计图纸的内容进行更深层次的规划，进一步考虑初步施工中使用的所有施工材料和设备[3]。

3.2 项目质量管理

3.2.1 准备阶段的质量管理。在正式开工建设前，设计师要利用BIM技术完成深基坑工程的三维模型，并根据模型调整图纸中存在的不足和矛盾。方案确定后，要安排好施工工序的重叠顺序，特别要注意钢筋、构件、管线等材料集中位置的工序安排，避免上一道施工工序的结构覆盖工作面，妨碍后续施工。借助准备阶段的验证工作，设计人员可以很好地消除方案中的隐患和问题，并采取相应的措施进行处理，从而全面提高方案的科学性和可靠性。在准备阶段结束时，还可以利用BIM技术对施工中需要的预埋件、预留孔洞进行检查和标记，以检查其合理性。

3.2.2 施工过程中的质量管理。施工过程管理是质量管理的重点。实践表明，在BIM技术的辅助下，建设工程的工期、质量、成本三项基本指标能够达到很好的平衡，使得施工水平全面提升。具体来说，BIM技术的可视化处理可以将设计方案中的节点做法以图像的形式直观地展现出来，提高施工作业人员的技术水平，帮助他们合理规划材料的使用和工艺的重叠。例如，在可视化钢筋连接过程时，可以通过立体模型明确定义钢筋的数量、类型和位置。此外，还可以提高对预埋件、预留孔洞位置和尺寸的控制，加强施工精度。具体来说，在设计管道时，可以自动优化其布置，智能确定最佳开启位置，并准确定位，从而保证开启效率，提高其科学性[4]。

3.3 材料的动态控制

在建筑领域的传统工作中，资金和材料的使用数量主要依靠人工计算，不仅消耗大量的工作时间，而且存在计算不准确的问题。此外，市场上各种材料的价格随时可能会发生变化，国家福利政策也会发生变化，导致施工过程中存在材料价格波动问题，难以合理控制资金，将对项目收益率产生不利影响。在这种情况下，应科学运用BIM技术，编制相应的资金管理规划内容，借助建模系统整合工程数据信息、成本信息、材料信息等，通过3D技术建立模型和数据库系统。在BIM技术的支持下，根据项目的具体动态特点，准确计算各节点工程量，便于对项目涉及的材料价格和资金进行动态管理。日常施工期间，电子设备、移动通信设备等也可用于现场开展跟踪管理活动，以便随时了解施工期间的资金占用和材料申请情况。为防止现场盲目施工，必须利用BIM技术动态掌握资金、材料、成本等情况，在合理管理物资的同时，防范市场价格波动带来的影响，确保对物资、资金及相关项目的有效控制[5]。

3.4 科学控制施工进度

BIM技术广泛应用于工程建设进度管理，可为企业提高工作进度、缩短工程建设工作时间提供可靠的工程信息人力资源技术支撑。首先，可以在基于精心构建的BIM平台三维设计模型中加入一些时间约束，构建四维设计模型，该方法可以有效解决后期施工过程中工程数量不确定性导致施工进度自动变化的问题。其次，基于BIM技术的智能深基坑工程四维模型系统具有行业信息化和工程智能化的强结合，支持不同工程专业的信息技术碰撞。管理人员甚至可以根据现场进度的变化随时完善后期施工进度变更计划，有利于有效减少后期施工进度变更的现象。

3.5 安全监控的应用

在BIM技术安全管理系统中，有很多安全注意事项，可以根据其不同类型自动列出，从而保证施工安全。而且，在BIM安全管理体系中，安全管理预防措施可以根据工程进度不断调整和更新，每一项安全管理措施都可以在全动态模式下落实到位。通过BIM技术的施工模型，采用智能监控技术，对施工全过程进行动态监控，便于及时管理。监督员可以根据监测的实际情况，对施工现场进行实时监督管理。此外，为了获得最新的施工安全管理状况和具体实施措施，工程部可以与其他部门密切合作，从而真正实现深基坑工程的安全管理[6]。

3.6 优化现场施工检查工作

传统的施工现场检查工作主要依靠人员、仪器设备等的操作，具有一定的局限性，如结果不准确、检查工作不充分、未能及时发现工程质量隐患和安全风险等，这将对施工现场检查工作和其他管理工作的有效实施造成不利的影响。因此，有必要利用BIM技术优化现场检查流程。首先，在相关检测软件中建立三维模型，模拟工程现场情况，进行测试，以最快的时间发现工程问题，为相关施工部门提供准确的整改依据，从根本上保证工程质量安全。其次，一般来说，深基坑工程建设产生的废弃物排放和降解是一个难题，尤其是在当前国家倡导绿色施工的环境背景下，如果废物和废弃物不能得到合理的排放和处理，将导致环境污染、超标排放等。因此，在现场垃圾检测过程中，有必要使用BIM技术，借助三维模型对是否存在可回收废物进行检测和分析，并将可回收的废物和废弃物应用于工程项目。对于不能重复利用的废弃物，也可以通过BIM三维模型分析确定适用的场景和区域，便于合理处理[7]。

4 结束语

施工现场管理是深基坑工程项目管理中不可忽视的一步，优秀的深基坑工程现场管理要求施工企业具有科学的管理理念和较高的管理水平。BIM技术延续了这两方面的要求，因此能够科学有效地进行协同辅助工作，促进项目建设管理水平的提升，进一步推动深基坑工程领域项目建设的进度和工作效率，所以既能科学提高工程质量，又能有效控制施工成本，避免浪费。