摘要：ＢＩＭ技术的可视化、参数化和模拟施工对于建筑工程的施工有着立竿见影的效果，在基坑的施工过程中能准确快速地提取监测变形敏感点和危险点，通过模拟施工优化基坑支护和土方开挖的施工方案，调整土方的开挖顺序，实现工程土方的平衡施工，降低施工成本。在昆明市的某个深基坑工程的施工中应用到了BIM技术，通过BIM技术对该深基坑进行了全过程的BIM应用，取得了良好的效益。
关键词：建筑信息模型（ＢＩＭ）；深基坑；三维模型；可视化
1、深基坑施工中应用ＢＩＭ技术的要点
1.1、在深基坑施工监测中应用ＢＩＭ技术的关键点
ＢＩＭ在深基坑施工监测中应用的关键点是通过创建BIM基坑的三维模型，使得基坑施工图纸变得更加直观可、视化等。对现场实时监测的数据进行处理存放在Excel中，把数据导入基坑的三维模型中，通过对各个时间段实时监测的数据进行检验及随着时间的不断变化和相应的变形色谱不断变化，就能够很直观、清晰地演示出基坑变形情况，分析基坑的变形情况从而知道预警点和危险点的位置，准确的预测施工过程中潜在的风险，针对风险制定对策从而预防事故的发生。
1.2、基于ＢＩＭ技术在深基坑土方开挖的运用点
基于基坑施工土方开挖场地的BIM模型是对地勘报告和设计信息、地形地貌的数据进行采集与编汇，和收集基坑周边的建（构）筑、道路及地下管线等设施的数据，通过这些数据汇编构建施工场地三维地形图。通过建筑地形图模型与场地的综合运用及5D模拟确定基坑的土石方开挖施工方案。基坑土石方的开挖顺序、出土通道、土方堆放点等均可以通过BIM建立的3D模型及模拟施工确定并不断地优化施工方案。
2、工程项目概况
本工程位于云南省昆明市，设有2层地下室，开挖深度高达11.4m，基坑面积达4万多平方米，土方总开挖量约43万立方。场区地质主要是黏土、粉质红黏土、砂砾土、圆砾。地下水位的补给主要是大气降水入渗和受滇池水位高度控制，水位变幅可达2.9m。基坑支护采用长螺旋桩+3排锚索支护，桩径800mm@1200mm，平均深度22.5m；三轴搅拌桩至不透水层粉土作为落地式止水帷幕，帷幕宽度850mm，深约28.6m。基坑西南侧存在一根埋深2米直径为1.8米的承插式水泥供水管，距离基坑开挖边线最近距离仅为1.3米，为防止基坑变形过大导致水管漏水而支护结构又不能太厚，所以采用咬合桩的方式进行支护。
3、基坑工程施工中BIM技术应用
3.1、模型的建立
通过基坑支护设计图和现场实测的数据，将基坑的原始地貌、支护支撑结构及基坑场地周边的环境利用Revit软件把基坑支护设计图和实测数据建立成为三维模型。把现场测量出的相关平面坐标和高程数据存储为txt格式后，利用Revit中的场地菜单建立场地表面模型，将txt文件导入Revit中生成场地表面模型。同时在基坑的三维模型中导入基础构件，将支护桩、土方、锚索等构件自行创建的“族”文件直接调用，然后进行添加各构件的坐标、高程等参数以满足项目的需求，这样就形成了一个完整的基坑和支护结构三维模型。
3.2、布置监测点模型的建立
在建立好的三维模型中导入各个监测点，并输入监测点的全部参数（编号、坐标、高程等）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆监测点在基坑工程中水平位移和竖向位移的布置和编号情况所示如下：支护结构顶部竖向和水平位移监测点位沿基坑四周约20m布设一个，共布设30个点，编号为JK1-JK30；基坑周边地表竖向位移监测点共布设12个编号为DM1-DM12；基坑周边构筑物的监测点布置在建筑物的中部、四大角、大转角处及沉降缝两边，基坑周边构筑物竖向位移监测点共布设8个点，编号为D1-1~D2-4；针对供水管监测点不能采用直接观测法，采用间接法观测法，在沿管线走向方向上安装地面竖向位移监测点，监测管线上方变形情况，分析管线的变形情况，共布设11个点，编号为GX1-GX11。
3.3、监测点的色彩变化模拟
首先依据公制常规模型族样板编制“族”，并根据监测数据一一对应，将族在Revit模型中按照编号进行布置，使监测点可以直观体现在检测模型中，当监测点出现变化时，族就会产生不同颜色的变化，以起到检测报警作用。利用Excel对监测结果进行整理对比，按照安全、预警和危险三个标准进行数值划分设置。
当数据处理结束后，以CSV格式将数据进行储存，并将其导入到Navisworks平台在BIM三维模型中进行Timeliner4D仿真模拟，进而完成对基坑开挖过程的动态监测和实时管控。不同的标准对应不同颜色，红色代表危险，绿色代表安全，黄色代表预警。在实际工作中，BIM模型就会以颜色变化的方式对监测结果进行反映，以便于相关管理人员及时发现基坑施工过程中的问题，合理调整施工工序，确保工程的安全进行。
3.4、基坑监测成果及信息反馈
根据监测方案把基准点及监测点布设完成后，由我项目部进行实施观测，在每次观测过程中，监测公司派观测人员相应进行巡视检查。并根据现场监测点的实际布置情况更新监测点三维模型，及时报送监理、甲方。我项目部于2017年3月15日至2017年10月22日进行监测变形期间总共完成了变形观测记录115次。变形观测记录的主要内容有支护结构竖向沉降监测和水平位移监测、锚索内力变形监测、邻近建筑物的沉降监测、地下水位监测等。将相关监测数据倒入到模型之中，这样数据就可以在模型中形成相应的模拟图标，不同监测点所在的坐标方位是不同的，当所有监测点都在三维模型中模拟出后，就可以形成连接组成综合的监测孔的变形曲线，进而编制出变形数值云图，在检验误差时，只需将实时变形模型和初始模型合并，就可以对该点的变形数值云图进行查验。当查验结果安全性为安全时，按照方案进行监测，并在下次监测前提供中间监测数据，对基坑的安全性提出建议；当查验结果安全性为危险时，应及时向甲方、监理、设计发出预警通报，并督促甲方及时组织专题的分析、处理论证会议，同时向质量、安全监督部门报告。
3.5、基坑开挖
本工程地下室底面面积为4.5万平方米，土石方总量约为42.6万立方米。根据业主提供的总平面图、施工场地、地质情况、开挖深度，以及本工程工期紧张的特点，本工程的基础土方开挖采用分层分段开挖。首先利用Revit的场地工具来建立完成原始地面模型和其坐标、标高等信息参数，然后利用“拆分表面”、“合并表面”、“编辑表面”等命令，合理调整场地标高，创建出基坑土方分段分层开挖土方块和土方的运输坡道。使用Microsoft Project编制好施工进度计划横道图，将Revit模型处理好后导入Navisworks中进行施工模拟。对于本基坑开挖作业面超大和土石方总量大的特点，通过对基坑开挖施工模拟制定相应的解决方案，尤其是支护桩的施工和土方的开挖顺序、挖掘机和运土车的合理安排，都可以通过模式施工进行一一确定，最终制定最佳施工方案。这样就可以有效地保证了基坑施工工作顺利进行，很好地控制了进度。
4、结语
ＢＩＭ技术在该深基坑施工中的应用取得了圆满成功。ＢＩＭ技术在深基坑监测过程中的运用免去了基坑工程管理人员过去查阅大量监测基坑变形监测记录和对监测结果的整理，直观地表达出监测信息的成果。当监测结果在报警值内时，应按照方案进行监测，并在第二天提供中间报告，对基坑的安全性提出建议；当出现预警时，必须立即进行危险报警，并对基坑支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施，加密监测，必要时启动应急预案。同时在深基坑土方开挖中运用了ＢＩＭ技术，通过ＢＩＭ技术调整土方的开挖顺序，达到土方挖填平衡节约了施工成本和缩短施工工期的要求，促进发展了今后ＢＩＭ技术在深基坑工程施工中的应用。
参考文献
［１］建筑基坑工程监测技术规范：ＧＢ５０４９７－２００９［Ｓ］，中国标准出版社，２００９。
［２］建筑基坑支护技术规程：JGJ 120-2012，中国建筑工业出版社，2012。
［３］白廷辉，上海轨道交通深基坑工程新技术与实践［Ｊ］。地下空间与工程学报，２０１４（４）：５５４－５６０。
［4］何清华，钱丽丽，段云峰，等。ＢＩＭ在国内外的应用现状及障碍研究［Ｊ］。工程管理学报，２０１２，２６（１）：１２－１６。
作者简介：覃 培，广西建工集团冶金建设有限公司，工程师。
论文作者:覃培
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/9
标签：基坑论文; 模型论文; 土方论文; 深基坑论文; 数据论文; 工程论文; 场地论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;