基于BIM技术的深基坑设计

基于 BIM 技术的深基坑设计

李昊

黑龙江省建工集团有限责任公司  黑龙江省哈尔滨市 150080

摘 要：BIM为建筑信息模型的简称，其是信息技术在建筑行业中的有效应用。在具体应用BIM技术过程中，根据建筑项目相关数据建立模型，并对建筑物进地仿真模拟。在建筑工程中应用BIM技术，其是将建筑项目各阶段的所有信息都是以三维模型的形式集中在数据库。在深基坑设计中应用BIM技术，可以有效的提高深基坑设计的整体水平，为基坑工程施工效率的提升提供重要的保障。文中分析了BIM技术在基坑设计中应用的优势，并进一步对BIM技术在深基坑设计中的应用进行了具体的阐述。

关键词：BIM技术；深基坑设计；优势；应用

深基坑工程具体以设计、施工和监督三部分内容共同组成，其对整体工程质量具有直接的影响。近年来基坑工程不仅面积和深度大，而且施工周期较长，施工场地环境过于复杂，这也对建筑工程项目提出了更高的要求。在实际深基坑设计时，宜针对多个设计方案的技术性和经济性对比，但由于工况复杂，施工中仍会存在许多问题。通过将BIM技术在基坑设计中进行应用，建立基坑BIM模型，信息可以实现畅通传递和共享，并以三维可视化来确定基坑工程的各项参数，制定更科学、合理的基坑设计方案，为基坑工程施工的顺利开展提供重要的指导。

1 BIM技术在基坑设计中应用的优势

1.1 弥补传统基坑设计方法的缺点

传统基坑设计中在协同和表达上无法满足复杂地面、地下构筑物及支护结构等，图纸之间相互独立，各专业设计内容之间缺乏有效的配合、沟通和共享。利用BIM技术，其通过建立基坑模型来更好的体现出地面、地下构筑物及支护结构等细节问题，而且各个阶段的基坑模型统一集中在数据库，统一对数据进行管理，实现了设计内容的有效共享

1.2 多维信息计算模型取代二维绘图

基坑设计中应用BIM技术，将二维设计转变为三维可视化动态设计，三维模型中包含着各种信息数据，并通过3D模型生成文档及图形，还要与模型保持逻辑关系，这样在基坑模型改变时，瓦斯人配套的文档和图像则能够及时更新。另外，BIM基坑模型建立的对象之间具有内在逻辑关系，即其中一个对象发生改变，与其相关的对象也会随之改变。借助于信息模型能够获取所有专业所需要的信息及参数，不需要反复录入数据，有效的避免出数据出错及冗余等问题。

1.3 各专业间实现设计协同以及信息共享

应用BIM技术设计基坑的过程也是基坑信息数据库创建的过程，数据库收录了所有与基坑相关的数据信息，针对任何一个专业对象进行修改时，与其相关的专业对象也会随之改变。通过将项目实体和功能储存在同一个数据库，为设计人员之间信息交流和共享提供了更多的便利，有效的保证了项目协作和整合的实现。而且通过动态三维立体模型能够将构件和单元直观进行展示，并进一步对设计进地优化，可以保证施工的顺利进行。

1.4 虚拟与智能设计的实现

通过应用BIM技术的建模、动画及渲染等功能，能够将基坑不同阶段的效果图更好的展现出来。一些深度较大的基坑，由于相对复杂，这也导致地下管线、支撑、支护结构及地下构筑物等存在交叉的情况，导致施工无法与设计要求相符。另外，也可以利用BIM建模工具中的碰撞检测功能进行具体的检测和修改。

1.5 基坑BIM模型的附加价值

由于基坑BIM模型将基坑的整个生命周期都囊括其中，其以丰富的信息和强大的功能在基坑工程的所有阶段都具有较好的应用效果。如可以利用BIM技术进行施工模拟。借助于BIM模型中的信息进行工程预决算。在BIM基坑模型中录入动态的监测数据，并与虚拟模型相结合，可能实现对虚拟现实的监测。而且利用BIM模型来能够提升信息沟通和共享的水平。

2 BIM技术在深基坑设计中的应用

2.1支护方案设计中的应用

在深基坑工程设计前期，需要提前做好勘察工作，并将勘察结果与现有资料相结合，构建环境模型，具体将地基基础、地下管线、周边构筑物及地质情况等都有效的融入到模型中来，确定具体的基坑支护方案。运用BIM技术能够以三维实体模型的形式展示出基坑支护体系，这样设计人员与业主等能够直接运用该模型观察其中建筑物、管线及道路等，一旦发现设计中存在问题，可以在模型中进行进行验证，具以可视化方面的优势，可以实现对设计和施工的有效指导。

2.2BIM技术在协同与深化设计中的应用

作为深基坑设计的主要难题, 协同设计强调将所有基坑、基础、建筑与结构内容引入其中。在BIM技术应用下, 可直接使所有内容集中在同一平台中, 设计人员可结合自身设计要求进行BIM模型的构建, 保证在中心文件、BIM模型可相互链接, 这样其他专业也可对该模型进行查看, 有利于设计变更问题的有效控制。以往基坑设计中所采用的方式多表现在平面设计方面, 一旦遇到具体构件设计或复杂节点问题, 将面临极大的难题。而在BIM软件应用下,将直接采取参数化设计形式,使复杂构件以新组件的形式呈现。与CAD块文件相似,该组件可直接在模型中进行布置, 或者利用参数调整方式对材料总量进行分析,可满足施工成本控制要求。

2.3碰撞检查策略的运用

在BIM技术中, 应用较为广泛的便以碰撞检查策略为主, 其对于深基坑工程设计水平的提升能够起到明显效果。尽管与超高层建筑设计相比, 基坑工程无需考虑到梁与柱、管线与管线等碰撞情况, 然而也有较多如地下室结构与格构柱、工程桩与立柱桩、格构柱与立柱桩等问题。因此, 将碰撞检查策略引入其中, 对这些空间位置关系进行描述,可为设计人员提供相应的参考指导。同时,不同专业都可随时针对模型中的问题进行沟通,有利于深基坑设计效率和质量的提升。

2.4模拟施工过程

基坑工程具有自身的特殊性，在编制土方开挖方案时，可以利用BIM技术对施工过程进和模拟，并对施工方案的科学性和合理性进行判断。在支护中通过应用BIM技术，需要在三维设计中引入相关软件，构建相关模型，模型构建完成后，即可以引入碰撞检查策略，分析布置后的支护结构，并对其与其他结构之间冲突的情况进行判断，及时进行调整。在施工现场，由于场地限制问题，需要满足最大坡度要求，确保基坑支护结构标高的合理性，而通过构建三维模型，则可以确保土方开挖方案的合理性。

3 结束语

将BIM技术在基坑设计中进行应用，其以协调性、可视性和模拟性等优点，有效的保证了基坑设计的质量。而且利用BIM进行基坑设计过程中，在建筑工程的整个生命周期都可以动态创建、管理和共享信息，有利用促进设计效率和沟通效率的提高，而且对质量控制也具有极为重要的意义。BIM技术在基坑设计中进行应用，这也与工程信息化的发展趋势相符合。

参考文献

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