张 宁

山西二建集团有限公司（030000）

0 前言

BIM技术的出现和应用给我国建筑业的项目管理提供了新的解决手段，能将项目十分抽象和庞杂的平面转换成具有可视化特点的三维视图，并采用模型作为数据信息的主要载体，以此在提高不同专业工作效率的同时，推动整个建筑业更好的发展，并且BIM技术也在不断发展与创新。在项目的全生命周期中通过对BIM技术的引入，可以处理不同方面和阶段的问题，包括前期规划与设计、中期实施与后期运营。

在项目的实施阶段，以深基坑施工为最重要的环节。对于深基坑施工，尤其是超高层建筑的深基坑施工，不仅基坑面积和挖深大，而且场地复杂，施工难度高，容易产生安全与质量隐患。针对这种实际情况，引入BIM技术开展项目管理具有十分重要的作用，除了能确保深基坑施工顺利完成，还能从根本上保证质量与安全。

1 BIM技术概述及应用现状研究

1.1 BIM技术的概念

BIM英文全称为Building Information Modeling，即建筑信息模型。BIM以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字表达，被认为是CAD之后，工程建设领域出现的又一项重要的计算机应用技术[1-3]。

1.2 BIM技术应用现状

BIM技术实现了从传统二维绘图向三维绘图的转变。传统施工中，以CAD图纸为基础，编制各种施工方案，无法全方位考虑各项因素，通常一个地方发生了变更，无法准确地将所有相关的信息作相应调整，导致出现误差。BIM技术出现，能全面直观地展现完善的信息模型，使得其在建筑领域迅速得到了广泛应用。目前，BIM技术在建筑工程、装饰装修工程、机电设备安装工程、地铁工程、道路桥梁工程、测绘工程等领域的应用日益广泛，与物联网技术、GIS、智能监测系统、3D打印技术、智慧城市等深度融合，海量信息互通互联，加速提升质量和效率，有力推动着各行业的深度变革。

2 BIM技术应用对深基坑施工的影响

2.1 实现切实有效的成本管控

通过在基坑工程中引入BIM技术，把各种与施工成本相关的因素和信息全部添加进信息库内，建立深基坑模型，以此为基础关联不同的施工方案，即可直观比较各方案施工成本，帮助业主选择最优方案。施工成本管控工作中，由于工程变更、地质条件改变等造成的成本增加所占比重较大，而BIM技术应用则可降低此类事件影响。如充分利用工程勘察报告及数据，运用BIM技术建立深基坑分层地质模型，并关联所有室内试验和原位测试数据，能发现数据间矛盾之处，避免错误。工程勘察报告中的各种资料及数据均来源于现场钻探、取样及试验，不能覆盖全部场地。在基坑开挖时，常会出现实际地质情况与报告不符的情形，这时就可以运用BIM技术将地质情况以三维模型的方式展现出来，并在实际地质情况发生改变时，能即时掌握相关影响，快速得出成本改变的数据，以精准调控。另外，BIM平台还可通过对各类资源动态调整、合理配置，对各冲突矛盾的地方进行优化和调整，精确计算工程量，实现全过程成本管控。

2.2 实现支护方案的比选与优化

不满足放坡条件的深基坑，需要采用先支护后开挖或边开挖边支护的施工方法，这就涉及到支护方案的选择。通常，深基坑支护结构可分为:水泥土挡墙式、排桩与板墙式、边坡稳定式等三种类型。在基坑支护设计时，应综合考虑基坑周边环境和地质的复杂程度确定基坑壁安全等级，然后根据安全等级选用支护结构类型。施工时，支护结构的效果受地质条件和周边环境、基础类型、开挖深度、降排水条件、施工季节、支护结构使用期限和工程造价等因素影响。最初选择方案时，仅凭经验对现场可能出现的各类因素进行估计，无法用更加确切的数据等进行量化，尤其在多因素同时向不利条件转变时，现场不可能很快作出对策并准确布署，致使时机延误，造成损失。所以，能有一种技术可以帮助合理选择支护方案并持续跟进效果，至关重要。

排桩与板墙式支护结构包括钢板桩、混凝土板桩、钢管桩、钻孔灌注桩、现浇或预制式地下连续墙等数十种形式，其材料、工法、效果、优缺点均各有不同。当引入BIM技术后，利用其三维可视化的特点，横向对比各类支护方案的支护效果，并赋予科学的数据，量化对比。还可以根据各方案特点结合现场环境，演练不同支护类型相结合的方案的可行性。当确定某一种支护方案后，在施工过程中，通过BIM技术及相关软件，采集实际施工数据，动态调整各项施工因素。但是，这种结合的支护体系也有可能会出现管涌、涌泥等现象，一旦出现不利现象，施工人员马上可以借助BIM技术进行快速反应，并找到补救措施。因为，BIM技术可以对有可能发生的意外状况进行模拟或推演，当然也有多种解决方案可以备选。这在很大程度上解决了在传统施工中，出现意外状况后需要花时间了解情况、分析原因、商议评估解决办法而导致进度拖后、成本大幅增加等后果[4-5]。

2.3 实现施工动态监测，确保施工质量

深基坑施工期间，支护结构、土体、地下水的变化情况需要特别监测，并采集相关数据与勘察资料对比，以保证深基坑开挖的顺利进行。将BIM技术融入深基坑施工监测系统中，就可以充分发挥其技术优势，做到数据集成、动态模拟、动态监测、快速反馈。如在深基坑施工期间遇降大雨情况，就要求施工企业对基坑边坡稳定和地下水位变化保持较高的关注度，稍微一点数据的变化可能会带来严重的后果。施工监测时，利用BIM平台的多数据、快反应、高精度的特点，不断更新监测数据，实时关联支护结构受力情况、地下水回流情况、边坡土体受力情况等，实时将整个现场的情况以模型、数据、报表等形式展现出来，让施工人员做到心中有数。深基坑工程进行技术交底时，通过BIM软件快速、准确地生成模型，再通过软件进行4D模拟，使其工况和工序一目了然[6]。为现场人员提供了逼真的可视化资料，有效避免了施工人员理解能力欠缺致施工效果欠佳或返工现象，更可达到加强沟通、提高工作效率的目的。运用BIM技术创建的施工过程模拟，让施工各参与方对施工顺序、技术措施、质量标准等理解更清晰，进一步保证了施工质量。

3 BIM技术在深基坑工程项目管理中的应用

某项目包含塔楼、裙房和地下室三部分。塔楼总高度约268.8m，地上57层，为办公和酒店。裙房地上6层，以商业用房为主。地下室共4层，用途为设备用房、停车场和商业用房。该项目基坑周长可以达到672m，开挖边线为用地红线，塔楼基础挖深23.1m左右，裙房与地下室基础挖深在18.4～19.4 m，坑中最大挖深27.8m左右。该深基坑支护方法为桩锚、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，在基坑内部设置积水井、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，黏性土隔水性较强，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，所以给深基坑施工带来了很大困难。在施工与管理中引入BIM技术已经成为该项目实施的必然，必须引起相关人员的高度重视。

3.1 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，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[7]。

3.2 土方开挖

该项目所在地区为软土区，且地质分布的均匀性较差。基于此，土方开挖需结合地质情况做好区别设计。对开挖区中土质进行颜色区别，以此直观表现出各层土质具体情况，为基坑数据监测提供帮助。在建模过程中，对不同区域的构件信息分别进行完善，然后将其导入至Navisworks开始应用，对不同阶段所用开挖方法予以动态演示，使不同区域开挖实现无缝衔接，进而从整体上对绘图模式进行改善。

3.3 支护施工

该项目深基坑支护工程量巨大，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，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，BIM技术还能对该结构的详细信息进行查询。

3.4 锚索施工

该项目深基坑施工使用可回收的锚索。相比其他类型的锚索，该项目的锚索施工工艺比较复杂。对此，在完成深基坑的建模后，采用3Dmax软件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。

3.5 支模体系

对于塔楼的坑中坑，借助BIM来设计，其模板支撑体系主要由大块钢模、背楞、支撑与对拉螺杆四部分构成。其中，背楞主要采用槽钢，而支撑采用的是型钢。相较于传统工艺，采用BIM技术除了能缩短17d左右的工期，还能减少10%左右的成本。另外，在地坑内侧，使用厚度为15mm的覆膜多层板与木枋制作尺寸固定的盒子，在做好统一编号后，在施工中通过吊装直接就位[8]。

3.6 复杂节点

筏板基础底部钢筋最厚可以达到8层，且积水井与电梯井存在很多变截面，导致钢筋的绑扎施工十分复杂，尤其是交接部位的施工更加困难。对此，通过引入BIM技术，针对基础界面相对复杂的地方进行模型创建，然后可借助模型分析施工是否可行，并制订有效措施解决施工中可能出现的各类问题。

3.7 进度管理

通过对计划进度与实际进度之间的对比，确定差异是否处在允许范围内，并找出导致差异过大的具体原因，以此对项目的进度予以有效控制。利用Navisworks先建立构件选择集合，然后将方案对应的进度计划导入（也可新建），再将建立完成的选择集添加至进度计划当中，同时将构件实际状态调整至构造、临时与拆除，以此即可完成对计划进度的动态模拟，达到预期的动态管理目标。

4 结语

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。