李伟文

珠海市建设工程质量监测站，广东 珠海 519000

建筑信息模型也称BIM，是一种数据化信息工具，可以以信息为基础模拟建筑物的属性，并广泛应用于工程设计、施工、运营和维护。近年来，随着BIM技术在国内工程中的不断普及应用，建筑业进入了信息发展的新阶段。应用BIM技术，可实现项目的整个生命周期控制。在基坑监测项目中，可通过BIM模型生成二维设计图，并以三维形式显示，从而使项目各参与方都能直观地感受项目的全貌。通过施工过程运动仿真，对施工方案进行可行性分析，完全控制施工过程，合理优化现有施工方案，提高施工效率。3D激光扫描技术是一种基于计算机技术的新型测绘技术，可以快速准确地获取相关的云数据，其可以代替水准仪和全站仪准确扫描测量围护桩体倾斜误差、平面位移监测误差等。

1 BIM监测技术

基坑周围环境复杂，开挖深度大，基坑的开挖深度至少为15m，这类基坑其支护结构刚性要好，否则容易出现坍塌现象，因此必须严格控制基坑支护设计和施工阶段的变形。借助BIM软件构建三维支护模型，能够及时发现结构问题。在施工过程中，可以使用三维模型来集成基坑的实时监控数据并及时处理问题。基于BIM的基础设计是通过创建包含各种信息的三维基础模型，将二维设计转换为三维动态可视化结构，然后根据三维支护模型自动生成各种图表和文档，从而生成与之对应的模型。当模型更改时，相关的图形和文档将自动更新，在BIM模型中创建的对象具有内置的逻辑关系，当对象更改时，关联的对象也将相应更改。所有专业系统都可以从信息模型中获得所需的设计参数和相关信息，且无须重复输入数据，从而避免了数据冗余、歧义和错误，实现各个监测功能之间的协作以及相关方之间的信息交换，应用基于BIM的监测技术是建立项目中央信息数据库的过程，包括与支护强度信息有关的所有实体和功能特征基础及周围环境。项目的所有实体和功能都存储在此数据库中，这有助于项目团队成员之间的信息交换，并有可能改善项目的集成和协作。

2 3D激光扫描监测技术

通常情况下，在建设项目的实际施工过程中，深基坑对地质条件要求较高。如果无法及时收集相关的地理空间数据，则需要执行分布扫描，然后收集该数据信息。为了确保实际的扫描数据结果覆盖整个监视区域，还应该选择相对布局少的测量站，这样可以确保后续数据处理过程的简易性，并允许在扫描过程中获得最大范围的相关地理信息。在完成每个站点的扫描后，应准确扫描目标，以确保之后的数据完全匹配，并且目标的实际距离应合理，以最大限度地减少误差。由于基坑支护体系结构复杂，3D激光扫描仪在扫描操作过程中只会获取部分区域数据信息。为了获得相对完整的3D数据，需要从多个位置进行扫描。由于每次扫描获得的数据都在局部坐标系中，因此有必要在扫描区域中设置控制目标并执行相应的数据匹配，以确保支护关联部位测绘区域能够形成完整的体系。

3 BIM监测技术在复杂深基坑工程中的应用

3.1 BIM技术建模

BIM信息模型是贯穿基坑整个周期的模型，在基坑设计、施工和监控的整个阶段都可以提供丰富的参考信息。如在施工阶段，该模型可用于构造3D模型和时间轴仿真。在成本控制监测阶段，可以将动态监视结果输入BIM模型中，并将测量数据与虚拟模型相结合，以实现虚拟与现实的比对。首先，在3D建模软件中建立几何模型，获取BIM集成软件以提供信息，例如材料的物理和机械性能、组件类型、土层的重量、黏附力、支撑桩上的混凝土及钢种等，然后将其导出为结构计算模型格式文件，并将其导入符合IFC标准的特殊基坑有限元分析软件，分析基坑支护结构稳定性、变形、支撑、加固程度等，并在必要时执行人机交互，以抵消可能引起该问题的软件功能不足。当发生错误时，将获取的信息返回并存储在BIM信息模型中，然后使用导出的二维工程图功能导出计算表。

3.2 BIM技术动态数据监测

在深基坑施工监测中，BIM技术的多维可视化通过Revit软件构建，该软件具有集成、构造仿真和完整参数的优势，内置深基坑多维安全监控模型，可实现深基坑施工安全动态警告与监控。在BIM安全监控模型中建立多维基坑应变监视族表，并将监视数据中的信息添加到族表中，包括不同类型的监视数据，例如基坑支护强度、支护内部支撑力、土体剪切强度和地下水位变化，监视数据和动态模型之间的相关性，并通过建立控制监视参数屏幕，实现跟踪数据的响应。当基坑周围的土壤表层沉降时，监测深层结构的水平位移、挡土桩上表面的水平位移和垂直轴向位移、轴径向支撑力、水平土壤位移，着重分析是土体抗剪切强度不足，还是基坑支护支撑强度不足，如果是土体抗剪切强度不够，则要监测土壤成分含量，包括水分占比、黏度和添加料的含量；如果是基坑底部水压过高而土体隆起使支护体变形失稳，则需用导管或水泵引出坑底的积水；如的基坑支护支撑强度不够，则可以更改其结构并通过模型受力分析修正支护薄弱位置，达到一次成型，避免频繁返工更改，造成拖长工期。当监测沉降等项目超过预警值时，将发出警报声音，通过不同的警告声音来指示监视警报的问题种类，通过警报声音的紧急程度来反映监视项目警报等级。将深基坑施工实时监测数据传输到BIM模型上，可以随时直观地反映基坑监控区域的危害源和变形危害程度，确定深基坑的工程危害因素等，实现对深基坑支护结构变形和受力趋势的预测，动态调整深基坑施工计划，以快速准确地清除危险节点，消除施工过程中的冲突和风险，避免出现安全事故。

3.3 监测过程管理

通过使用BIM技术，可以有效保证深基坑的测量精度，减少人工深坑作业危险和材料成本，并且可以实现全过程和远程监控。为了确保对深基坑的持续监控，施工人员必须在应用BIM技术时嵌入高精度测量组件，以确保实时测量和加载连续监测的工作数据，包括支护和土体内部组织和强度。BIM技术可用于实时监控与制订合理的异常问题解决方案，以提高深基坑的安全性。应用BIM技术可在监视深基坑的同时收集数据，然后组织计算，并且将测量数据自动上传到平台，自动导入模型以提高工作效率。同时，还可以设置各种动态显示方法，例如闪烁颜色、图形和声音，使用终端实时查看并捕获基坑构造的动态。

4 3D激光扫描技术在深基坑监测中的应用

4.1 监测过程

测量站主要采用强制支护结构对中装置，以有效降低出错的可能性。激光扫描仪可用于全面扫描，扫描得到的相关数据是具有三维坐标的点云数据，将数据信息输入软件并通过软件工具进行过滤，可删除一些多余的信息数据，有效提高了支护后续处理的效率及技术精度。将处理后的点云数据导入3D建模软件后，可建立支撑结构的3D模型，并通过相关软件对点云数据进行全面分析。

4.2 监测结果

经过多次观测，通过监测设备获得基坑支护结构的真实变形数据，并通过地理数据分析和比较，可以获得基坑沉降位移数据，及时指导修复基坑中存在的薄弱点和危险点，避免监测人员深入基坑底进行危险作业，维持了基坑支护结构的稳定。

5 结束语

基坑监测工作是建设项目安全管理的重要组成部分，但是传统的基坑监测不能使管理人员快速有效地识别基坑的变形。将基坑监测设备与BIM技术及3D激光扫描技术相结合，基于现有基坑监测添加信息管理，有效弥补了现有方法的不足，提高了基坑的安全性，降低了基坑施工的风险。应用3D激光扫描技术可以快速获取相关信息和数据，实现非接触式测量，还可以充分监控深基坑的危险区域，以确保监控人员的安全，相信未来的BIM技术及3D激光扫描技术将在深基坑等难度较大的施工中发挥更大的作用。