基于Revit的深基坑工程建模过程研究

徐财门 李 斌 秦思远 辛公锋 张家宝 王安涛 余佳兴

(1.青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东 青岛 266000；2.山东高速工程检测有限公司，山东 济南 250000； 3.山东科技大学土木工程与建筑学院，山东 青岛 266590)

近年来，在政府、住建部的大力推动下，我国BIM技术发展已进入快速发展阶段，特别是在房屋建筑工程领域应用广泛，但在岩土工程、地下空间领域的应用尚处于初级探索阶段，将BIM技术引入到深基坑工程，特别是复杂的深大基坑项目，有利于实现工程信息共享，提高协同工作效率，减少施工中出现的常见问题。虽然Revit软件在创建BIM模型方面有着广泛应用，但由于深基坑工程项目比较复杂，围护形式多样，深基坑支护模型建模的难度仍比较大。

袁志华[1]基于Revit软件讲述了深基坑工程建模的必要性、建模前人员设备的准备及详细的建模过程，但像深基坑这种大体量工程要进行建模前目标、深度的总体规划。地形模型也是深基坑模型必不可少的一部分，将地形模型和支护模型组合展示，模型会更加形象、真实，而建模规划师通常忽略地形模型的重要性。

针对以上问题，本文结合某基坑工程实例，分析Revit软件在创建深基坑BIM模型方面的优势，讲述建模前的规划工作及支护模型和地形模型的创建过程。

1 BIM建模软件分析

BIM技术是以建设工程项目的各项相关信息、数据作为模型的基础，进行多维信息模型的创建，使之在设计、施工、运营中发挥效用[2]，解决项目可能存在的问题，并且能够提供项目分析数据，协调多方面来提高管理效率。可视化、数据集成化的多维建筑信息模型是BIM技术应用的最重要的前提，能够将二维设计图纸转化为三维模型，从进度、质量、成本多维度去解决施工中的难题。目前市场上的建模软件有Revit,Bentley,ArchiCAD,CATIA，具体功能分析详见表1。

表1 常用的BIM建模软件特点分析

在深基坑支护工程中，锚杆、锚索等构件数量多、交错布置，尤其是在支护结构变形处容易发生交叉、碰撞，而Revit软件自带的碰撞检测功能，不需要再借助其他软件。Revit的族构件参数化程度高且丰富多样，为模型的建立提供便捷，节省建模时间，也使得Revit模型更加形象逼真。Revit开放性、兼容性高，可根据Revit API接口进行二次开发，提高深基坑工程的建模效率。因此，Revit更适用于深基坑工程支护模型的创建。

2 工程特点

本工程基坑支护的对象为青岛市梅岭路地下通道的地铁上方叠合区域。基坑长约65 m，宽27 m～43 m,基坑深度为8.0 m～8.5 m。基坑的支护形式：西侧采用钻孔桩+旋喷止水帷幕+锚索的形式，中部地铁隧道上方采用放坡+锚喷的形式，东侧采用钢管桩垂直支护。本基坑位于建筑物已建成区，南北两侧各有新建的高层建筑，西侧紧邻交通繁忙的深圳路，正下方有地铁二号线穿过，同时周边分布着大量的给水、热力、电力、通信管线。

3 建模前期规划

由于深基坑工程体量较大，因此建模前要进行建模总体规划，具体内容包括建模目标、模型深度、模型拆分等。

1)建模目标。模型创建前，要确定建模目标，建模目标是指模型在应用时要实现的功能，依据建模目标决定创建深基坑模型所要采用的软件和方法。基于深基坑BIM模型能够实现项目的施工模拟、构件之间的碰撞检测、工程量计算、施工现场管理等功能。

2)模型深度。在BIM技术中，项目需求决定了模型深度。根据项目需求不同，建筑构件宜分别选用不同等级的信息粒度和建模精度。

3)模型拆分。模型拆分是按专业、楼层等分类方法分文件建模。在Revit软件中，最常见的拆分方法是按专业拆分，即分成建筑、结构、幕墙、电气、暖通等几部分建模。本次案例将拆分成地形表面和边坡支护两部分进行建模。

4 模型的建立

4.1 整理和导入图纸

在建模之前，通常将已设计完成的CAD图纸导入到Revit项目文件中，作为底图来辅助建模，能够节省部分时间，提高建模效率。由于深基坑项目的CAD图纸比较复杂，构件、文字说明、尺寸标注等内容较繁琐，在Revit建模过程中会降低计算机运行速度，影响建模效率。因此在导入前，要对深基坑的CAD图纸进行简单处理，删除模型建立中不必要的线段、文字、符号。

在Revit软件中，导入CAD图纸有直接导入和链接导入两种操作方式。若设计图纸已经完全交付，不再发生改动，可选择直接导入的方式。否则，采用链接导入。采用链接导入时，Revit文件中的图纸会随着源文件的修改而变动，若源文件被删除或变更位置，Revit文件中的该图纸也会丢失。在本案例中，由于深基坑工程的设计图纸已经完全交付，不会发生改动，因此将图纸直接导入到项目文件中，导入进来后，还需要对导入单位、定位方式、放置标高等参数进行设置，导入CAD的过程如图1所示。

4.2 绘制标高和轴网

标高、轴网放置的准确性决定了模型创建的正确与否。标高在Revit的立面图中绘制，轴网在平面图上绘制，可以逐根绘制，也可以通过拾取连接图纸中线的方法绘制，后者效率更高且不容易出错。绘制完成后务必将标高、轴网锁定，以防止被移动，影响了模型的准确性。

4.3 绘制地形表面

建立深基坑场地模型时，可以通过放置点和导入创建两种方式，如图2所示。第一种方式就是在相应点位置输入点的高程数据。第二种方式通过导入创建，可以导入DWG格式的三维等高线数据，也可以导入TXT格式的点文件数据。考虑到本案例中基坑地势起伏不大，较为平坦，以及支护形式复杂多样，所以选用放置高程点的方法，构建多个地形表面并使之组合为基坑地形的方式，绘制完成的基坑地形表面如图3所示。

4.4 构件族及模型的创建

在Revit中，所有的构件都是通过“族”来创建的，因此“族”是Revit模型的基础。族可分为系统族、可载入族及内建族[2]。由于自建族在建立时难度较大，耗费时间长，因此优先选用软件中可利用的族，不建议自建族。

本工程中，由于没有符合设计要求的锚杆族，因此自建锚杆，选择“基于面的公制常规模型”的族样板进行锚杆族的制作。参数化锚杆族所设置的属性参数有锚杆长度、锚杆直径、锚杆角度。由于锚杆是分层、等距离布置，因此在布置时可以采用“阵列”或“复制”命令，以提高建模效率。

冠梁和腰梁族的制作也采用内建模型的方法，选择“公制结构框架—梁和支撑”的族样板，由于腰梁的截面是不规则的，难以实现参数化，因此直接依照设计要求的尺寸绘制草图，然后通过放样命令完成族的创建。与普通梁的绘制方法相同，先设置参照标高和偏移值，然后采用“线”或“拾取线”的方法绘制。绘制时需要注意z轴的对正方式，有原点对正、顶部对正、中心线对正和底部对正四种方式。

深基坑混凝土面层采用Revit的系统族“基本墙”进行建模。钻孔灌注桩、高压旋喷桩和钢管桩利用族库大师的公共族库载入使用(见图4)。

4.5 模型的整合

在模型创建完成后，通过“链接Revit”命令，将各专业的模型链接至同一个项目文件中，形成一个完整的建筑信息模型，以便用于后续的项目管理中。在“管理链接”处，可以对链接的文件进行统计管理，如图5所示。需要注意的是在建模初期，在项目文件中设置一个公共的项目基点，以便于在模型整合时能够精准定位(见图6)。

5 结语

通过对比几种常见的BIM建模软件，能够看出来Revit软件更适用于深基坑工程支护模型的创建。本文以青岛市梅岭路地下通道的深基坑工程为背景，介绍了深基坑支护模型的创建过程，首先进行建模总体规划，然后绘制标高、轴网，制作族、支护模型和地形模型，最后形成完整的深基坑支护模型。同时介绍了建模过程中的注意事项及难点。本文研究成果可为类似基坑工程BIM参数化建模提供参考。