冯娟

湖南建工集团有限公司 湖南 长沙 410000

引言

BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）技术起源于美国，在国外相关工程中已得到了广泛的应用，但我国的BIM技术起步较晚，近年来的诸多大型工程项目中均引入了BIM技术的应用。在深基坑工程中，虽已经有一批学者结合BIM技术的可视化、数字化等特点，对深基坑工程进行优化、细化以及对项目的施工组织策划指导，但目前对于用BIM技术考虑深基坑项目管理风险的研究比较少，因此使用BIM技术实现场地模型可视化的基础上，研究评估的风险如何实现可视化是必要和相对便利。

1 深基坑施工特征介绍

在对深基坑加以控制过程中，受地质条件影响，地下管道和周围路况存在着诸多问题，再加之相邻建筑如果也存在问题，那么无论是排水还是开挖也会容易有不良状况发生。围护的基本结构、降水以及排水、基本的开挖、循环基本防护、基坑基本保护均是主要的工程检查内容之一。从影响的基本因素、所涉及的方面以及周围环境因素而言，深基坑施工既包含区域性部分，还包含综合性部分。其不安全因素以及相关复杂性均会对地下管道以及地质条件产生一定影响[1]。

2 BIM技术应用现状

国内学者利用BIM技术对地质条件建立三维模型进行分析，利用三维模型可准确计算土方开挖、回填的工程量统计。通过建筑深基坑工程、地质模型及围护结构三维模型的创建，可形象地反映两者之间的相对位置关系，对围护结构位置进行准确的判断，从而可以真实地反应实际施工情况，可以让业主及相关方更好地了解整体设计意图和最终方案建成效果，通过BIM技术能够实现工程项目的统一管理，设计单位与施工单位基于信息化综合管理平台，共同进行项目的协调管理。设计单位能够依据模拟成果进行设计调整及设计优化，施工单位能够依据模拟成果进行模拟施工，能够直观地体现整个基坑工程施工的全过程。国内首次将BIM技术应用在基坑工程的招投标实施过程中，通过创建基坑工程的三维模型，对基坑工程实现可视化交底，在投标过程中可以将利用BIM技术建立的三维模型编制在投标文件中，让招标方直观清晰的对建设项目有所理解。在基坑工程中应用BIM技术，可以准确、快速地进行工程量、材料用量的统计，避免人为手算的不精准性，有效提高了基坑工程在投标过程中投标文件编制的准确性，使得投标项目更加高效。对于BIM技术在基坑工程的施工管理，利用Revit软件对基坑工程进行三维模型的创建，并结合应用Project和Navisworks软件，根据施工进度计划安排进行施工进度的动态模拟，全面形象地展示基坑工程的施工全过程，能够使施工管理更高效，避免了施工效率低下及窝工现象，实现项目部对施工过程的高效管理和控制。将集成控制模型与可视化监测族、有限元分析相结合，以模型使用角度（Modeling）与信息流通角度（Information）提出如图1所示的基坑施工过程事前预防、事中控制、事后分析三个阶段的应用流程，利用BIM分布式管理模式在完成施工任务的同时，满足各部门BIM应用需求，保证过程控制与结果校核能够落实到人[2]。

图1 BIM技术全过程应用流程

3 工程概况

某污水处理厂深基坑支护工程安全等级高、基坑面积大、地层条件复杂、水位降深大、涌水量大，在基坑支护方面均有一定的技术难度。该深基坑支护方法为灌注桩和锚杆及挂网喷面相结合的形式。基坑降水与排水方式为在基坑顶部设置排水管，在基坑内部设置集水井、降水井及排水沟，并在基坑的周围通过止水帷幕的设置实现截水。该项目所在地区为软土地层，地基土表层是厚度不同的人工填土，下部以粉土、黏性土及泥炭质土为主，其成因为湖相沉积，层厚相对较大，经钻探未发现基岩层。在基坑开挖施工范围之内，地基与土层包括粉土、黏性土及泥炭质土，其中，对黏性土而言，其隔水性较强，但另外两种较弱，加之基坑挖深很大，不同土层的实际分布范围很广，所以给实际的深基坑施工带来了很大困难[3]。

4 BIM技术在深基坑工程项目管理中的应用

4.1 建立三维场地勘察信息模型

本工程采用BIM技术进行建模，根据输入系统的分层地质和钻孔数据等建模。建模完成后，可以实现对地质土层的三维可视化展示，尤其是可以直观展现出不易察觉的不良地质情况、场地特殊情况等，便于建设单位和设计单位对场地进行具体分析，可以充分了解到地质情况存在的风险因素。BIM技术搭建的三维模型还具有模拟预演功能，可以在实际开工前，采用三维模型对基坑开挖的顺序和方式、方法等进行模拟施工，可以实现针对不同的基坑开挖深度和范围模拟开挖的土层情况，并且可以得到每一个开挖深度时的不同区域基坑模型，通过软件切换可以展示出开挖部分和剩余部分。根据基坑模型的开挖过程预演，对不同深度下基坑内部和周边的环境进行分析，以便采取适当措施降低施工带来的风险和隐患。

4.2 建立三维基坑支护设计信息模型

采用BIM技术后可以为建设单位和施工单位确定基坑工程施工方案提供技术支持和决策辅助，避免了传统二维施工图纸对于施工设计表达不直观、不清晰、施工环境描述不具体的缺陷。通过BIM技术建立的三维立体模型可以实现施工数据的信息共享，参建各方可以在相应权限内修改和查询工程的各种信息参数，有利于各参加方详细准确了解工程结构设计、施工方案以及周边环境影响等因素。同时，BIM技术可以实现对基坑支撑模型进行三维展示。根据三维分析和展示，可以对建筑物和周边场地关系作出精准判断，方便各参加方对基坑施工进行意见交流做出合理的决策，提高了施工管理的质量和效率。

4.3 场地布置

在项目施工中，需要为办公及生活设置必要的活动板房，其布置需遵循的原则为最大限度利用现有用地，保证经济性与实用性。对此可借助BIM技术实施综合布置，同时利用装配式围挡为施工现场展开排版。结合施工设计方案，该项目深基坑施工具体可分成以下三个阶段：第一阶段为场地平整；第二阶段为放坡平台施工；第三阶段为坑底施工。对于第二阶段，其场地布置相对复杂，不仅场地面积狭小，而且所需机械设备数量诸多，需要多台设备同时施工，所以，有必要借助BIM技术实施平面及整个空间的优化处理。

4.4 方案模拟

4.4.1 支护施工。该项目深基坑支护工程量大，采用过去的文档管理模式难免存在缺陷，特别是文档之间缺乏集成性，导致后期资料复杂度较高时难以快速找到有价值的信息。对此，在引入BIM后，能为实际的支护施工顺序提供良好指导，直观表现出支护体系各方面信息，如位置、间隔距离、长度和直径等。另外，通过对某个支护结构的单选或多选，还能对该结构的详细信息进行查询。

4.4.2 锚索施工。该项目深基坑施工所用锚索为可回收式，相比其他类型的锚索，工艺比较复杂。对此，在完成深基坑的建模后，采用3Dmax软件进行协作，为锚索施工开展动态模拟，以此形象且直观地表现出整个施工过程当中需要注意的重点和难点，以此使技术交底实现可视化，从而达到最佳的交底效果。

4.5 基坑监测

4.5.1 基于 BIM 技术的监测点族建立。基于Revit的参数化设计辅助工具Dynamo，相对于Revit API复杂繁琐的开发流程，具有不易发生错误，起步要求低等优势。根据监测内容在Revit上创建围护结构水平和竖向位移监测点族、降水水位监测井族、支撑轴力监测点族等参数化监测点族。监测点通用族跟自定义族一样采用公制常规族样板进行创建，但监测族与其他自定义族的区别在于监测族始终依附在需要监测构件上。

4.5.2 基于Dynamo的监测点可视化编程。Dynamo监测点可视化编程分为三个模块：监测点参数设置模块、外部监测数据导入模块、色彩分阶显示模块。以水位监测点为例，先利用“Create Project Parameter”代码节点块选择所有相同构件设置族类型、名称等参数，再利用“File Path”“Excel．Read From File”“List．GetItem At Index”等节点块选择文件路径将外部监测数据导入族构件中，最后利用“If”条件语句和“Element.Override Color In View”颜色代码块将监测数据与设定值比较，根据判定结果进行颜色分阶显示。编制完成的 Revit 水位监测构件族，可快速完成外部水位监测数据的分析处理，在基坑施工过程中实时查看构件的安全状况。

5 BIM技术应用优化策略

作为一种在当前阶段应用广泛的工程信息系统模型，施工企业借助BIM能够实现工程施工成本的显著降低，同时能够更好地确保深基坑施工的科学性。施工企业通过BIM系统模型能够实现对整个工程施工进程的便捷化管控，进而实现工作效率的提升。针对工程施工过程中所产生的大量数据信息，BIM能够针对这些信息进行相应的归纳整理，并将其整合进信息系统模型之中。然后基于深基坑施工的最终施工目标，以最终目标的顺利实现作为核心，进行设定管理的多方面规定。

6 结束语

综上所述，在建筑业发展过程中，BIM技术绝对是一项重要的催化剂，无论是在工程设计、施工、运营，还是在管理过程中，都有着十分重要的作用。该项目深基坑施工及项目管理中通过对BIM技术的合理应用，从根本上解决了包含场地布置、方案模拟和进度控制在内的问题，并在BIM技术的支持下，还实现了一些创新应用，如研发出新型具有止逆功能的注浆器和可实现装配的防护楼梯，为项目管理增加了科技手段，最终为项目实施创造增值效益。