基于BIM技术的深基坑可视化建模技术初探

基于BIM技术的深基坑可视化建模技术初探

梁祺朕

中国建筑第二工程局有限公司河北分公司  河北省 石家庄 050000

摘要：深基坑是指开挖深度大于5m的基坑，或深度小于5m但地质条件和周围环境复杂的基坑。深基坑工程具有岩土性质复杂、周边环境综合影响因素多、施工工序多的特点。在监测过程中，需要业主、设计、监理、施工方共享信息，及时协调，特别是出现异常变形时，需要查找分析原因，迅速提出解决方案。因此，利用BIM技术以立体、细微、直观的方式展现基坑支护结构和监测点的空间位置，对提高监测工作的信息化水平具有重要意义。

关键词：BIM；深基坑；可视化；建模；

深基坑工程监测具有监测周期长、监测频率高、监测内容和数据多等特点。变形监测可视化可以直观地将监测数据与设计值进行对比分析，为及时可靠地确定和优化下一步施工工艺和参数提供了极大的便利，因此可视化对于深基坑监测极其重要。基于BIM技术，利用Autodesk Revit软件实现了深基坑监测的可视化，并成功应用于海口某深基坑监测工程，产生了一定的经济效益和社会效益。

一、BIM技术的概述

BIM技术是将三维数字技术作为基础而实现数字化模型构建的一种技术形式。在这个数字化三维模型中，所有的工程信息都将会被纳入进来。而通过这个模型的构建与应用，可以为工程项目的具体设计、施工和管理等提供科学的指导。在整个的建筑工程生命周期内，都可以借助于BIM模型来进行可视化的施工管理，以此来实现整体工程项目管理全面性、系统性与直观性的显著提升。相比较其他形式的建筑工程技术而言，BIM技术最为突出的特征表现在其信息的集成化、工作的协同性以及工作的关联性等方面。首先是信息的集成化。在BIM技术的具体应用过程中，其构建出的数字化三维模型数据库和普通的二维平面设计图纸具有本质区别。通过这个数字化的三维模型，可将建筑工程中的各个节点更加直观地表现出来，比如荷载情况、空间关系以及相应构件的连接形式等，这样便可让建筑工程的管理效率及其精准性得以显著提升。其次是工作的协同性。借助于BIM技术，可以实现一个高效的信息化沟通平台构建，通过这个信息化平台，建设单位、设计单位、监理单位以及施工单位之间可实现高效的沟通。这样不仅可实现整体建筑工程管理效率和管理质量的显著提升，同时也可以使其管理成本得到良好控制。另外，在BIM技术中，也涵盖了科学性的碰撞检查策略，通过该策略便可对建筑工程中各个系统之间的问题与冲突加以科学判断，可以有效避免实际施工中的诸多问题，以此实现建筑工程中各个专业之间沟通的进一步强化。最后是工作关联性。在BIM技术的具体应用中，数字化三维模型的构建是该技术的基础，而在这个模型中，所有的信息之间都存在着强大的关联性。在通过该技术进行建筑工程的具体设计与施工中，如果有技术变更情况，BIM模型中的相应信息也会自动同步改变，并不需要重新进行相关图纸的设计。通过这样的方式，不仅可以保证施工设计、施工效率和施工质量，也可以进一步节约成本。凭借着这些显著特征，BIM技术在当今的建筑工程领域中已经得到了广泛应用，且其应用效果也十分明显。

二、BIM技术及其优势

建筑信息化模型（BIM）的英文全称是BuildingInformation Modeling，是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全寿命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便的被工程各参与方使用。传统的基坑监测工作成果局限于二维图、表，不能形象直观描述基坑支护结构、各类监测点的三维空间位置及不同施工节点时的变形情况。相比而言，BIM技术具有如下明显优势：（1）可视化，将深基坑工程项目的节点、构建、单元直观表达，整体性更加明确；（2）协调性，作为平台整合项目各阶段的完整信息，让深基坑设计、施工、监测等不同的团队可以共同协作；（3）模拟性，可以将深基坑工程各阶段预期结果直观表达，即使非工程专业都能掌握工程整体和细节；（4）优化性，可以实现深基坑模型的高度关联和一致，贯穿整个工程周期，达到可持续发展目标；（5）可出图性，可以实现深基坑模型从二维到三维的互相转换，根据用户需求输出图纸。总之，BIM技术应用在深基坑监测工作中可以加强不同单位、不同阶段的信息共享和协作，有效提高工作质量和效率。

三、技术路线

Revit软件是Autodesk公司一款三维设计软件，可视化功能涵盖所有视图与视图、视图与构件、构件与明细表、构件与构件，通用型强，支持CAD文件导入，同时可输出文件到navisworks软件中进行后续施工漫游和动画模拟等协同管理，目前广泛应用于工业设计、航空航天、建筑设计等领域。利用Autodesk Revit系列建模软件，按照如下步骤实现可视化模拟：（1）使用场地选项，建立基坑场地表面模型；（2）利用建筑地坪命令，依据基坑支护设计图纸建立基坑核心模型；（3）利用基本族与内建模型共用的方式，在基坑的土体及支护结构模型中添加基本的构件信息；（4）添加各类监测点位信息。

四、工程实例

拟建的某商务酒店位于海口市，设2层整体地下室，深基坑长宽约65m，挖深约8.55m。设计安全等级为一级，基坑工程重要性系数为1.10。采用双排水泥搅拌桩止水帷幕，桩径500mm，外排间距300mm，内排间距1300mm，设计桩长14m；支护方案为钻孔灌注桩结合砼内支撑支护。场地经人工堆填平整，地形略有起伏，南高北低；场地地貌单元河流Ⅰ级阶地，原始地貌已被填土覆盖。场地地层岩性特征和沉积新老关系从上而下划分为素填土、粗砂、淤泥质、粘土、砾砂、粉质粘土共5个工程地质层。根据规范及设计要求，监测项目有围护桩顶水平位移（沉降）监测、土体深层位移监测、地下水位监测、周边管线沉降监测、周边建筑沉降监测、周边道路沉降监测。深基坑可视化模拟实现步骤主要包括：（1）利用建筑样板新建一个项目，使用“体量和场地”的“地形表面”工具，创建深基坑场地，场地的大小、高程根据实际地形和高程调整。（2）使用“建筑”下的“标高”和“轴网”命令，创建深基坑支护结构的轴网和标高。轴网用于支护结构（桩、柱、梁等）的空间定位，标高用于支护结构在模型内的顶面和顶面等高度定位。（3）使用“族”下的“混凝土圆形桩”，根据设计图纸绘制500mm等不同直径的围护桩；使用“族”下的“梁”、“结构框架：支撑”根据设计图纸绘制内支撑构建。可以采用复制、阵列等办法添加深基坑支护结构的同类构件。（4）根据各监测点的坐标和高程，新建监测点族库，添加围护桩顶水平位移（沉降）监测点、土体深层位移监、地下水位监测点、周边管线沉降监测点、周边建筑沉降监测点、周边道路沉降监测点等监测点的参数。至此实现了深基坑监测可视化模拟，生成的深基坑三维模型图见图1。

图1深基坑三维模型图

总之，深基坑工程实施过程中的信息化效果需要建设方、设计方、施工方、监理方、监测方等多方密切配合协作来体现，利用BIM技术可以提高工作质量，特别是在出现不可预见因素时满足信息的快速共享与协作。基于BIM技术利用Autodesk Revit软件，以某市某深基坑监测为例，建立深基坑核心模型和支护结构、监测点位模型，成功实现了深基坑监测可视化，提高了深基坑监测的信息化程度，产生了一定的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]吴红英..BIM技术在高大模板工程中的应用研究.2019.

[2]刘卫东.基于BIM技术的深基坑可视化建模技术探讨.2021.