汪结春

摘 要：近年来随着我国经济的发展，水利工程建设规模日益扩大，结构形式愈加复杂，尤其是深基坑工程项目层出不穷。与一般工业与民用建筑相比，水利深基坑工程牵涉面广、专业类型多、工程环境复杂，在建设过程中稍有不慎，就有可能造成重大安全、质量隐患，甚至引发社会事故。在信息化高速发展的今天，如何在确保水利深基坑工程安全质量的同时，运用信息化手段有效提升安全质量监督效率，解决传统深基坑监管的困难，是亟需解决的难题之一。本文旨在通过一个典型的水利深基坑工程项目，探索BIM技术在政府安全质量监督管理（以下简称安质监）过程中的应用方法及路线，为今后政府监管的转型升级和模式的优化提供实践参考。

关键词：BIM;水利工程;深基坑;安全质量监督

中图分类号：TV551             文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）08-0115-04

近年来随着我国经济的发展，水利工程建设规模日益扩大，结构形式愈加复杂，尤其是深基坑工程项目层出不穷，使得水利项目面临着巨大的质量和安全风险。与一般工业与民用建筑相比，水利深基坑工程牵涉面广、专业类型多、工程环境复杂，在建设过程中稍有不慎，就有可能造成重大安全质量隐患，甚至引发社会事故。

我国工程安全质量政府监管制度始于20世纪80年代初，主要以行政干预、微观监管手段为主。虽然经过多次改革，但当前的监管模式和信息化手段都无法适应现代化建设的需要。在信息化高速发展的今天，如何在确保水利建设工程安全质量的同时，运用信息化手段有效提升安全质量监督效率，解决传统深基坑监管的困难，是亟需解决的难题之一。

2016年9月上海市水务局发布了《上海市水务局关于推进建筑信息模型技术水务应用三年行动计划（2017-2019年）》[1]的通知，文件中强调要“促进以BIM技术为基础的水务工程信息广泛共享，提高水务工程项目全生命周期各方协同参与的效率和质量，促进水务行业工程管理和政府监管方式转变，提高水务行业工程项目现代化管理的水平、效率和价值。”

利用BIM技术促进政府监管方式的转变，是上海水利工程监管方式转型升级的重要手段。袁晓、周婷婷从智慧城市建设所需的建筑信息采集入手，结合BIM技术应用，对建设工程政务监管模式进行了分析和探讨[3]。高惕非从政府支持、业主驱动和主导 BIM 技术应用及监管人员能力四个方面分析了真正、有效地实现基于 BIM 技术的工程质量监管的相關前提 [4]。李菁、王颖将监测三维BIM模型应用于大坝安全监测及资料分析，形成可进行分析的三维模型和多维数据应用[5]。黄靖程在研究了国内外建设工程质量政府监管的现状基础上，提出了现行建设工程质量政监管存在的不足，探讨了基于BIM的建设工程质量政府监管模式[6]。

尽管行业内对政府监管BIM技术有部分研究成果，但普遍基于理论探讨，很少有安全质量监管过程中的实际BIM应用案例。本次研究旨在通过一个典型的水利深基坑工程项目案例，探索BIM技术在安质监过程中的应用方法及路线，为今后政府监管的转型升级和模式的优化提供实践参考。

1 依托项目BIM应用分析

1.1 依托水利项目深基坑工程概况

某水利工程泵闸项目深基坑，顺水流向长约103m，垂直水流向宽约70m，基坑周长339.78m，基坑面积6931m?，最大开挖深度为11.1m，工程安全等级为二级，开挖面积约为7500m2。基坑周围采用钻孔灌注桩+三轴搅拌桩止水帷幕围护结构，设二道钢筋砼内支撑，站身与闸首底板高程不同处采用水泥土重力式围护墙。

本项目最小开挖深度为7m，最大开挖深度达11.1m，属于典型的深基坑工程。其基坑开挖施工方案详见下表。

1.2 安质监过程中的BIM应用分析

当前我国水利建设工程安全质量政府监管都是围绕确保建设工程安全和质量为目的，通过采取直接或间接的行政手段，对影响工程建设活动的不利因素进行综合协调，使各因素保持稳定在一定范围，从而确保建设工程活动规范、有序进行[7]。上海市水利工程项目监督工作流程详见下图。

深基坑作为水利工程的一个重要分项，“施工阶段的监督管理”是监督重点阶段。根据相关安全质量监督规范文件，本项目水利工程水闸与泵站深基坑工程开挖施工过程安质监要点分别为：

（1）安全监督：抽查施工现场的基坑监测报告，检查监测数据达到报警限值的解决方案，若已发生过报警险情，检查处置情况的相关资料。

（2）质量监督：检查桩基施工情况，包括桩位偏差等;抽查基坑开挖方案、基坑开挖深度宽度和标高。

本次主要目标为通过BIM技术，对施工安全及质量监管进行动态分析，对水利深基坑工程进行系统、全面、科学的监管。

2 基于BIM的施工安全监管动态分析

水利深基坑工程安全监督工作，是对水利深基坑工程参建各方和人员在施工现场执行有关安全生产法律法规和工程建设强制性标准情况实施政府监督的活动[7]。

水利深基坑周边变形监测数据监管是施工安全保障的重要反映指标之一。利用施工中不断获得的监测变形数据来判断基坑周边安全情况，并用以指导下一步施工工作，是基坑工程中必须应用的重要信息化手段之一，也是安全监管的主要依据。

本项目采用加拿大莫尼特测斜仪或北京航天CX-06型测斜仪进行基坑围护结构深层水平位移监测，基坑周边设立P01～P08共计8个测斜孔，测孔埋深为20m，每0.5m测量一个数据。基坑开挖阶段测量频率不小于1次/天，结果由仪器生成txt文件，转存至电脑。

本项目深基坑开挖至底板混凝土浇筑时间约6个月，每日获得水平位移监测数据320个，开挖期间共计约5.7万个水平位移监测值。传统模式下监测数据一般以图、表形式呈现（详见图4）。监督过程中需逐条核查每日数据是否达到报警限值，工作量大且效率不高，为安全监督带来了障碍。

运用BIM技术，将二维数据三维化，运用3D空间模型展现基坑周边监测变形情况，并结合时间与报警限值，自动高亮提醒监督人员是否出现报警情况，形成监测变形的4D动态模型，辅助监督员快速、高效进行深基坑施工过程的安全监管动态分析。水利深基坑工程施工安全监管应用流程详见图5。

从基坑监测变形监管角度出发，本项目基于BIM的施工安全監管动态分析具体步骤包含：

（1）获得监测文件，分析监测数据表格类型及规律。

（2）基于BIM软件建立三维基坑变形模型，实现可通过调整时间、变形放大比例等参数，自动建立不同时间段变形模型，快速反应现状。

（3）提取各监测点变形最大值，用模型展现其具体位置。根据规范对每个监测点设定规范允许阈值，通过BIM软件判定各点最大变形是否超过允许值，若超过则进行红色高亮显示报警。

（4）对红色高亮警示点进行现场巡检复核，结合施工4D进度模拟，查看不同施工期间内变形最大值的变化情况，分析其安全风险及问题，形成监督记录，提出相应监督整改要求。

（5）整改完成后，返回监测文件获取更新状态，重复应用BIM技术辅助安全监管动态分析。

本项目在基坑开挖至基槽底部时，P02、P03、P04出现红色报警，监督人员根据报警信息立即巡检现场施工状态，并召开监督会议，提出复核、整改要求，检查处置情况。

3 基于BIM的施工质量监管中应用分析

水利工程质量监督工作，是依据有关法律法规和工程建设强制性标准，对涉及工程主体结构安全、主要使用功能的工程实体质量情况，以及水利工程参建各方和人员在施工现场履行法定质量责任和义务的情况实施政府监督的活动[7]。

水利深基坑工程在施工阶段的质量监管是项目最重要的阶段之一，这一过程时间长，参与人员多，一旦任何部位出现任何质量问题，都会在不同程度上影响着工程项目的最终质量，更有甚者会引发项目后续的安全质量事故，影响国计民生。

传统模式下深基坑工程的质量验收多通过“听”“看”

“查”“测”“验”的方式完成日常巡检及地基验槽工作，对监督人员的专业和经验要求相对较高。

依托工程利用倾斜摄影技术，通过无人机采集施工现场实体信息，生成三维实景模型，与BIM设计模型进行拟合、对比分析，通过不同的颜色来标识质量偏差大小，掌握深基坑工程的实体质量情况，实现快速巡检，科技验收。基于BIM技术的施工质量监管流程详见下图。

结合倾斜摄影技术，本项目基于BIM的施工质量监管应用步骤包含：

（1）无人机采集现场数据，生成三维实景模型。

（2）结合原有的BIM设计模型，与实景模型进行对比分析。

（3）运用软件测量、拟合等方式进行偏差分析，查看偏差量是否超过规范要求。

（4）对未超过允许偏差的，进行分部工程质量验收;对超过规范要求的开展监督会议，进行质量安全复核。

（5）在复核满足要求后，整改BIM模型，不满足要求则提出整改方案，整改完成后重新进行倾斜摄影，重复工作流程。

依托工程在混凝土支撑检查、地基验槽、隐蔽工程验收等阶段，均通过实景模型与BIM模型进行对比分析。在隐蔽工程验收时发现个别桩位偏差大于规范允许偏差，监督人员以监督记录的方式发至项目法人并督促其组织相关参建单位对坑底整体桩位偏差进行复核。

4结论

本文依托一个典型的水利深基坑工程项目，探索了BIM技术在政府安全质量监督管理过程中的应用方法及路线。研究结果表明，运用BIM技术，将二维监测数据三维可视化，运用3D空间模型展现基坑周边监测变形情况，并结合时间与报警限值，自动高亮提醒安全报警情况，能有效辅助监督员进行深基坑施工过程中的安全监管。结合倾斜摄影技术，生成现场三维实景模型，与BIM设计模型进行拟合、对比分析，信息化监管深基坑工程实体质量，并辅助进行关键节点质量验收，最终实现科技监管。

安全质量监督作为水利工程建设管理中重要的一环，其BIM技术应用还处于探索阶段。相信随着信息技术的快速发展，采用BIM+互联网、大数据、云计算、物联网、人工智能等技术辅助水利工程进行高效安全质量监管，必将成为水利行业转型升级的重要引擎之一。

参考文献：

[1]上海市水务局.关于推进建筑信息模型技术水务应用三年行动计划（2017-2019年）[Z].

[2]宫仁.上海市人民政府办公厅转发《关于在本市推进建筑信息模型技术应用的指导意见》[J].建筑工人，2014，35（12）：48.

[3]袁晓，周婷婷. 基于智慧城市和BIM理念的建设工程管理政府全过程监管模式探讨[A]. 袁晓.大数据时代工程建设与管理——第五届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C]. 2015.232-237.

[4]高惕非.实现基于BIM技术的建设工程质量监管的前提[J].工程质量，2019，37（04）：89-92.

[5]黄靖程. 基于BIM的建设工程质量政府监管模式研究[D].广西大学，2017.

[6]李菁，王颖.基于BIM技术的大坝安全监测应用初探[J].水电站设计，2020，36（01）：71-73.

[7] SSSQ2015-01，上海市水务工程项目安全质量监督规范[S].