深基坑工程施工中BIM技术的应用研究

李 叶

(郑州工业应用技术学院，河南 新郑 451100)

1 BIM技术概述

BIM技术是基于三维数字技术构建数字模型，所有工程信息均纳入模型中，该模型可用于指导工程项目的设计、施工及管理，甚至贯穿于建筑工程的全生命周期，能够大大提高工程管理的可视化程度，提高项目管理的直观性、系统性及全面性。

BIM技术路线如图1所示。

相比其他技术，BIM技术主要表现出信息集成、工作协同、工作关联等特点。首先，信息集成。应用BIM技术所构建的三维模型数据库与二维平面设计图有着本质上的区别，三维模型可以直观表达出各个建筑节点，比如构件连接形式、空间关系、荷载情况等，技术人员可以直观看到建筑物信息模拟信息，大大提高了工程管理的准确性与管理效率。其次，工作协同。通过BIM技术能够构建一个高效的信息沟通平台，施工单位、监理单位、设计单位、业主方等均能够通过该平台进行高效沟通，降低了管理成本，提高了管理效率。并且BIM技术包含碰撞检查策略，能够通过BIM平台判断各系统是否存在冲突问题，比如管线系统、结构系统，各专业能够强化沟通，从而提高建筑工程项目的整体质量。最后，工作关联。BIM技术的基础是构建三维模型，因此模型中所有的信息内容都不可避免的存在较强的关联性，一旦建筑施工中发生技术变更，模型信息会同步完成变更，相关图纸无需重新处理，降低了建设成本，保障了施工质量。

2 BIM技术在深基坑工程施工中的应用

BIM技术在深基坑工程施工中的应用主要包括以下几个方面：

首先，BIM技术应用于支护方案设计中。深基坑工程设计前要进行地质勘察工作，了解工程的地质条件及施工条件，勘察结构要与工程相关资料相结合，最后才能应用BIM技术构建环境模型。在该阶段应用BIM技术主要将地基基础、地下管线、周边构筑物、地质情况等资源融入模型，最终确定出基坑支护方案。BIM技术可以将基坑支护体系通过三维模型的形式展现出来，相关人员可以通过观察模型来分析支护体系中建筑物、管线、道路等结构之间的关系，发现问题可以直接在模型中进行修改，并通过模型做出验证，能够指导后续的设计与施工。

其次，BIM技术在协同与深化设计中的应用。协同设计需要将所有基坑、基础、建筑及结构均要纳入协同设计，传统设计技术是深基坑设计中的技术难点，也是重点内容。而应用BIM技术可以将所有内容集中在同一个平台中，并构建对应的三维模型。在BIM三维模型中中心文件、BIM模型可以互相联接，其他专业设计师也能够同步查看模型，一旦发生设计变更，模型也会同步变更，大大提高了工程效率。并且BIM技术采用的是参数化设计，能够使复杂构件以新组件的形式呈现出来，该组件可以直接布置在模型中，调整参数即可分析工程材料总量，合理控制施工成本。

最后，BIM技术可应用于碰撞检查。深基坑工程中BIM技术应用最为广泛的功能即碰撞检查策略，该功能可以明显提高深基坑工程设计水平。相比其他建筑类型，基坑工程的碰撞检查不包括梁柱结构之间的碰撞、管线与管线之间的碰撞，但是却存在很多其他结构之间的碰撞检查问题，比如地下室结构与格构柱、格构柱与立柱桩、工程桩与立柱桩。在深基坑工程中引入碰撞检查能够直观描述出这些结构之间的空间位置关系，并为设计人员提供参考指导。此外，不同专业都可随时针对模型中的问题进行沟通，有利于设计质量的提升。

3 深基坑工程中BIM技术应用实例

某深基坑工程长123 m，宽64 m，普遍深度23.1 m，局部区域深度24.1 m，基坑四面围护，一面采用钻孔灌注桩，余者三面采用地下连续墙围护，水平支护设置四道内支撑。BIM在该工程中的应用主要包括以下几个方面。

3.1 BIM技术的应用

首先，展示基坑施工设计成果，BIM建模软件采用Autodesk公司的Revit Architecture及Revit Structure，三维模型包括基坑支护结构模型、地下室结构模型、土方开挖模型、支撑加腋节点钢筋模型等。图2就是该工程基坑支护结构三维模型。

其次，应用BIM技术检查结构碰撞。支护结构模型、基础模型、地下室结构模型完成后，Revit自身具备碰撞检查功能，能够基于上述模型对支护结构布置情况进行全面检查，分析其他建筑结构之间是否存在冲突，发现问题后能够及时做出调整。

最后，应用BIM技术模拟土方开挖施工。深基坑工程施工过程中极易受到场地限制，本工程土方开挖施工时，经过BIM模拟可知，如果出土坡道设计为直坡，虽然可以满足最大坡度要求，但是却无法避开基坑支护结构，并且会下降到出土标高，因此将出土坡道设计成曲线形，既能够满足施工的最小坡度要求，与基坑支护结构也不会产生冲突，并且能够下降至出土所需标高。

3.2 深基坑工程中BIM技术的应用经验总结

通过本工程施工，笔者总结了几点BIM技术的应用经验，包括以下几个方面：

首先，BIM技术的应用要讲究团队合作。虽然BIM只是一个三维模型技术平台，但是却集成了各个专业的技术人员，需要不同工程种类的设计人员组成一个专业的BIM设计团队，并由一个总工程师对BIM设计计划的实施、任务分配、专业协调、模型合并等进行统一管理与统筹安排，及时查缺补漏，对应的BIM工程师则负责与对口专业的技术人员进行沟通，并建立对口专业的BIM模型。因此，一个分工明确、管理科学的团队是保证BIM技术发挥最大作用的重要条件。

其次，BIM软件的本地化程度会影响软件的使用效果。目前广泛应用于建筑领域的BIM软件基本上都是国外的软件公司研发的，应用于国内后，国内设计师除了要克服语言文字方面的障碍以外，还要考虑单位制式、建筑规范的差异，并且国内外设计师可能具有不同的设计习惯与表达习惯，因此在实际应用时设计师要充分考虑到这类问题。

最后，族库的建立与管理。从某种程度上讲，族库的建立与文件管理是评价BIM技术应用程度的重要指标，所谓族库是由若干构件元素组成、可参数化设计的组合构件，其包含了大量的建筑信息，建立并高效管理族库可大大提高BIM的设计效率。即族库中族文件越多，设计师能够搭建复杂、抽象的建筑模型就越多。因此在日常设计过程中，设计师要注意族文件的收藏、积累，不断提高BIM的设计效率。

4 结语

深基坑工程的施工是整个建筑工程项目的质量基础，在深基坑工程施工中应用BIM技术，不仅可以提高施工效率及工程质量，而且可以降低安全风险及工程成本，提高工程进度。设计师在日常应用过程中要注意团队合作，做好族库的建立与管理，当然，也要注意BIM软件土地化程度不足带来的设计问题，BIM将技术在建筑工程中的作用充分发挥出来。