杨全兵

摘要：深基坑工程应用BIM技术的基础和核心，是通过相关软件对其进行模型的创建，进而将基坑模型实现可视化，为项目的实施和管控提供有效手段。本文利用Revit软件对深基坑支护项目进行模型创建，并说明模型创建的前期准备、软硬件需求、创建过程及模型的创建成果。

关键词：Revit;深基坑支护;模型创建

中图分类号：TU17                                                       文献标识码：

1 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是对于工程项目进行设计、施工和运营维护管理的一种新型过程管理方法[1]。BIM技术的应用能够使施工设计方案的确定和优化更加合理化、高效化，并方便施工现场技术交底、过程管控及质量检查等工作，加强对施工质量和进度的把控[2]。近年来，随着国内外BIM技术的快速发展，尤其通过建筑、结构、机电各专业的广泛应用，岩土工程中也逐渐延伸应用BIM技术。同时，深基坑工程项目应用BIM技术的基础、核心是创建三维模型，基坑工程的复杂节点配筋、监测数据查看、施工进度的模拟等[3]，而Revit软件对创建三维模型有着相对优势，本文主要针对深基坑工程的支护结构进行三维模型的创建及一些具体要求。

2 基坑BIM技术应用

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，可形象的反应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，从而可以真实的反应实际施工情况，可以让业主及相关方更好的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，能够直观的体现整个基坑工程施工的全过程[4]。

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和，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。在基坑工程中應用BIM技术，可以准确、快速的进行工程量、材料用量的统计，避免人为手算的不精准性，有效的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[5]。

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，全面形象的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[6，7]。

3 模型创建的要求

3.1 建模团队组建

在建模前期阶段，针对项目的情况组建完善的建模团队，团队主要分为：建模工程师（BIMer）、建模技术主管和项目经理三个级别，分工比较明确、简单，团队结构如图1所示。

BIM项目经理主要负责项目对接，组织建立并管理项目BIM团队，确定各角色人员职责与权限，对BIM工作进度的管理与监控，组织协调各专业人员。建模技术主管主要负责对创建模型的审核，组织、协调人员进行BIM模型的搭建和质量管理，负责对外数据接收和交付，配合检查其他相关合作方的检验。建模工程师（BIMer）主要协助建模技术主管完成从方案到施工图阶段的绘图工作，搭建BIM模型，独立完成对应专业的建模工作。

3.2 硬件要求

利用BIM技术创建深基坑支护结构三维模型通常采用AutoDesk-Revit软件，而此款软件对计算机硬件的配置要求也相对较高，结合常规模型的创建，简单罗列计算机硬件配置见表1，该硬件配置也适用于常规的工程建设项目。

3.3 常用软件功能

深基坑工程BIM应用软件有多种选择，核心建模软件有Revit、CATIA，结构分析软件有ANSYS、MIDAS、GEO5、FLAC3D、ABAQUS，模型碰撞检查软件Navisworks，造价管理软件有Inovaya、Solibri、鲁班、广联达，进度计划编制软件Microsoft Project，以及动画场景安全教育的Lumion等。常用软件有Revit、Navisworks、Fuzor、Lumion等，各款软件在建模的不同阶段有着不同的使用功能，通过表2对不同软件进行介绍。

4 项目模型成果

4.1 项目概况

该项目为兰州市某深基坑工程，场地整体呈正方形，占地面积约为46852.2m2，开挖深度约为-18.0m，拟建场地勘察深度范围内地层自上而下主要分布有杂填土层、黄土状粉土层和卵石层。地下水类型为阶地型潜水，主要含水层为卵石层，由于本次开挖基底标高略低于水位标高，同时考虑水位变幅因素，对该基坑采取周边布置管井降水措施。

基坑支护设计验算采用北京理正深基坑支护结构设计软件7.0版本，计算参数取值见表3。通过计算验算确定该深基坑支护结构主要采用桩锚支护措施，上部5.0m采用1：0.75放坡+土钉墙支护措施，下部深度范围采用桩锚支护，设置三排或四排锚索，基坑支护总平面图如图2所示，局部剖面支护如图3所示。

4.2 场地及土层

该基坑拟建场地勘察深度范围地层自上而下依次主要分布有：①杂填土层（Q4ml）：厚度0.40～8.90m。该层在南部建筑垃圾堆放区域分布较厚。②黄土状粉土层（Q4al+pl）：埋深0.00～8.90m，厚度4.30～11.30m。③卵石层（Q4al+pl）：埋深7.80～13.60m，勘察厚度9.20～42.20m（未穿透），层面北低南高。

通过场地条件应用Revit软件中的体量和场地绘制地形表面，通过创建参照平面放置点的方式创建合适的场地，通过不断的拆分表面完成与现场情况相同的场地模型，如图4和5所示。

4.3 支护结构

依据基坑的周边现状和环境情况，分析基坑周边道路、建筑物位置、基础型式以及施工荷载等因素，并结合该项目工程地质水文条件，该基坑开挖深度为15.0～18.0m，综合上述因素分析，该项目拟采用放坡土钉墙+桩锚支护措施。支护桩为钻孔灌注桩，设计为桩径为1.0m，桩中心间距为1.8m，桩长为16.0m、19.0m和20.0m三种长度，总数量为438根，混凝土强度等级为C30。利用Revit软件创建基坑支护结构的三维模型，主要建模步骤为：依据深基坑支护设计方案、CAD图纸→建立支护桩轴网、标高→导入支护结构总平面图→编辑支护桩基本属性，完成单根支护桩模型→编辑单根支护桩属性（参照设计方案中实际标高、长度、材质等信息）。所创建的基坑工程三维模型总平面图如图6所示，支护结构三维模型图如图7所示。

4.4 土钉和腰梁

在Revit软件中利用同样的方法对局部土钉墙、锚索和腰梁进行建模，对所建模型的材质、设计尺寸等信息根据设计方案进行编辑，然后利用Revit软件创建相对应的三维模型，土钉墙、锚索和腰梁模型分别见图8和9所示。

5 结语

BIM技术通过在建筑行业的的兴起到不断创新应用到现在，许多岩土工程师将BIM技术不断引入到基坑工程中，进行实践创新和應用研究，无论是基坑工程的前期设计阶段、施工阶段以及基坑后期的运营维护平台管理阶段，都对相关的技术进行了不同深度研究和应用，进而扩大BIMI技术在基坑工程中的全面应用。通过基坑工程中应用BIM技术所取得的成果来看，基坑工程的支护结构模型、信息化协调管理、参数化设计更加突显了项目的高效实施，进而促进了施工过程的高效管理，加强了新技术的引进应用。利用三维模型的可视化进行技术交底和问题沟通，对工程量进行清单统计，实现平台信息化管理。同时，将模型导入Navisworks软件可对基坑工程的施工工序、土方开挖等动态施工进行模拟演示，进而更合理、直观的表达施工过程。

基金项目：甘肃省建设科技攻关项目（JK2019-06）

参考文献：

[1] EASTMAN C. BIM Handbook： a guide to building information modeling for owners， managers， designers， engineers and contractors [M]. Hoboken： Wiley， 2011：1.

[2] MIGILINSKAS D， POPOV V， JUOCEVICIUS V， et al. The benefits， obstacles and problems of practical BIM implementation [J]. Procedia Engineering， 2013， 57（1）： 767-774.

[3] 谭佩，陈立朝，周龙翔.BIM技术在深基坑中的应用[J].广州大学学报（自然科学版），2016.15（1）：64-68.

[4] 严事鸿，赵春雷，杨广鹤.BIM技术在土方开挖过程中的应用研究[J].施工技术，2017，46（12）：123-125.

[5] 周伟.BIM技术在岩土工程中的应用探微[J].山西建筑，2017，43（09）：69-70.

[6] 郭威，胡碧波.BIM技术在岩土工程中应用浅述[J].城市建设理论研究（电子版），2016（23）：76-77.

[7] 王丹，毛宗原.BIM技术在岩土工程中应用的探索与研究[J].建设科技，2018（22）：38-41.