BIM技术在地铁深基坑工程中的应用

蒋元廷

摘 要：目前，我国高层建筑工程行业正在迅速发展，深基坑工程建设的好坏对高层建筑工程的稳定安全有着直接的影响，以前的二维设计办法具有很多弊端。建筑信息建模是指运用参数化模型指导工程设计、施工和运行的过程。基于BIM模型的过程项目的中央信息数据库的建立过程，包括建立终生的所有实体和功能特征的相关信息，可以在项目的整个生命周期的服务，它为项目组成员之间的信息交流提供了便利，使提高项目的集成度和协作度成为可能。

关键词：BIM技术；基坑工程；应用

1、工程简介

上海轨道交通14号线是目前路网中继1、2号线之后的一条A型8节编组大运量的东西向的市区级的轨道交通线路。上海轨道交通15号线线路起自城市西南部的紫竹高新区站，沿莲花南路—银都路—老沪闵路—桂林路—古羊路—古北路—大渡河路—桃浦西路—连亮路—祁连山路走行，止于城市西北部的顾村公园站。线路全长约42.270km，均为地下线，共设30座地下车站，平均站间距1.439km，全线设一段一场，分别为元江路车辆段和陈太路停车场，全线共有10座换乘车站，分别与11条轨道交通线路换乘。本标段工程范围：14、15号线铜川路站土建结构工程。14号线铜川路站沿铜川路道路下方东西向布置，为地下二层双柱岛式车站，采用明挖顺作法施工；车站外包总长度251.56m，标准段外包宽度24.04m；包括2、3、4/5号出入口及2组风亭。15号线铜川路站沿道路下方南北向布置，为地下三层双柱岛式车站，采用明挖顺作法施工；车站外包总长度193.48m，标准段外包宽度25.14m；包括1、6、7号出入口及2组风亭。

2、深基坑BIM模型

采用模型AutodeskRevit软件建立基坑的三维模型，将会有一个第一轴柱桩、搅拌桩、和链接支持Revit在CAD绘图软件，包括地下连续墙与墙漆，struts，腰梁，梁和梁元素，如绘画、搅拌桩和工程桩和混凝土柱单元创建三维模型的基坑。与传统的二维图纸相比，三维模型实现了图纸的可视化。通过三维模型，可以将支护桩结构、内部支护结构和地下连续墙直观完整地展示给现场施工人员，使施工人员充分理解设计意图，避免因误解造成的损失。在Navisworks软件中，为了将基坑监测信息与模型进行关联，采用柱模型代替水平位移较深的连续墙斜孔。

3、基坑监测信息实时查看

BIM软件的主要功能之一是信息处理模型，所有实体和功能项目的信息存储在一个BIM模型，不仅可以将相关信息在建模的过程中，也可以在模型完成额外的信息，如文本、图像、许多软件提供了用户自定义参数或字段添加软件原始或字段。基坑监测是一个动态过程。随着基坑工程的施工，在不同的施工阶段会产生大量的监测数据。然而，这些数据在建模时并不存在。Navisworks软件中的“DataTools”工具可以实现外部数据与模型的关联，实现监测数据与实际工况的同步。通过在Revit软件中不修改或添加连续墙族参数的情况下向构建的对象属性添加附加信息，设计师的工作量大大减少。具体方法如下：

（1）利用Microsoft Excel创建的接地墙坡度测量参数数据。“GUID”值为基坑边坡洞模型构件的“GUID”。“GUID”值是Revit创建的基坑模型为全局唯一标识时，软件自动给出的构件标识。“GUID”值是Microsoft Excel用于检测与模型关联的数据记录的惟一标识符，需要关联的模型构件的“GUID”值将从Navisworks特性复制到表的GUID字段中。

（2）使用“DataTools”工具设置需要关联的Excel文件，正确输入SQL语句，指定要查询的数据库表。这个项目中的特定SQL语句是“SELECT*FROM[$]”，其中“GUID”=%prop（“project”，“GUID”）。

其中，“%prop”为Navisworks的模型特征函数。它使用两个参数：“item”和“GUID”返回用户在Navisworks中选择的模型组件的GUID值。

（3）输入字段名，将表与模型关联。打开关联模型对象的“属性”窗口，在“属性”窗口中会出现“墙接地测坡”页面。

（4）上述方法适用于Navisworks软件的特定语言版本。例如，简体中文版本是适用的，但Navisworks软件不适用于其他语言版本，如英文版本。原因是%prop函数的第一个参数是中文的“project”，在不同的语言版本中参数的翻译会有所不同。为了避免这种语言带来的问题，可以使用一个与语言无关的函数：%intprop，该函数的第一个参数“LcOaNode”是内部名称，它与语言无关。从[MYM]中选择*，其中"GUID"=%intprop（" LcOaNodeGuid"）；从[MYM]中选择*，其中"GUID"=%intprop（" LcOaNodeGuid"）；这将正确地向模型添加额外的信息，即使是在软件的英文版中。为模型添加附加信息的方法，使监控人员从大量的释放形式，实现监测数据共享，方便工作人员可以快速、准确地找出危险点和变形敏感，决定是否启动应急计划，一边查看实时监控数据，以提高工作效率。

4、复杂节点配筋

钢到成千上万的根在大型项目中，如果设计师画的根，这种设计不仅机械和工作负载很大，那么可以使用欧特克公司提供扩展插件，这是高使用钢筋插件，可以实现基坑支撑梁，束腰，冠梁钢筋，如快。设计人员只需要在插件中定义加固参数、间距、主梁和箍筋的根数和位置，软件就可以根据参数自动加固梁柱。但是变截面和异形体不能使用，只能根据Revit软件中内置的钢筋命令来绘制钢筋。

这个项目使用插件和Revit软件的图纸为每个加固钢梁可以表达清楚，复杂节点组件的可视化、空间关系复杂，基坑支撑体系节点，在节点的梁加固后十字路口发现了大量的上角撑的上支撑和碰撞钢筋，发现通过调整纵向钢筋的位置，更重要的是可以非常直观地测量钢筋间距，满足规范要求，确保钢筋最小间距。通过这种方法，问题解决在施工之前，减少工人当绑定配置不合理和返工，由钢筋通过建模进行了钢在施工之前，使有关人员能理解关键节点的施工过程，并解决施工过程中可能出现的问题，发现图纸中存在的错误，及时采取措施纠正错误，加快施工速度，降低工程造价。

5、深基坑工程4D施工模拟

施工场地狭窄，施工交替进行。利用Navisworks软件可以实现基坑施工的动画仿真，并找出合适的施工方案。通过4 d施工模拟，施工计划进度和实际进度，每个施工步骤的顺序和工序之间的联系可以显示直观，生动，施工过程中的关键点和难点把握准确，并可以提前解决的问题。同时方便施工单位直观了解施工情况，合理安排施工工艺，避免因施工工艺失误造成的人员、材料、机器的浪费，确保工程高效、优质地完成。使用Microsoft Project软件编制进度计划，然后将进度计划导入Navisworks中，使三维模型与时间相关，并用动画模拟施工。施工顺序模拟：搅拌桩───地下连续墙工程桩冠梁和1的支持，5在开挖，混凝土的支持，由于缺乏強化装配工人不能满足甲方确定节点的建设目标，建设单位与BIM技术人员沟通和讨论，提出了一种新的施工方案、绑定订单从原来的绑定第一对称梁系第一个角撑梁钢筋，并对施工进度进行BIM技术仿真，以满足施工进度的要求，并衍生自Navisworks软件的施工仿真动画，进行现场直播。

6、结语

BIM信息可视化技术不仅可以清晰地表达基坑工程设计方案各个环节的难点，而且便于施工人员直接了解工程的设计内容和施工技巧。BIM信息可视化技术的应用不仅可以有效地协调各个环节的工作，避免施工冲突，但同时，建筑模拟可以较早地发现施工过程中存在的问题，以优化和调整设计时间和提高基坑工程的施工质量。

参考文献：

[1]谭佩.BIM信息可视化技术在基坑工程中的应用[D].广州：广州大学，2016.