BIM技术结合WEB系统在基坑监测中的应用研究

陈金锋

摘 要：为了解决基坑监测数据不准确的问题，开展了BIM技术与WEB系统联合用于基坑监测的研究。结合基坑开挖工程实例，介绍工程实际情况，利用BIM技术构建出基坑三维立体模型，在此基础上，建立监测点族，并反馈到模型中，实现模型与基坑监测数据之间的有效关联，推动基坑监测工作可视化进行。根据研究结果可知，搭建具备监测数据分析与预警功能的WEB系统，并找出BIM模型与WEB系统的交互方式，可达到充分发挥BIM技术优势的效果，实现基坑工程数字化开展。

关键词：BIM技术;WEB系统;基坑监测;模型创建;系统设计

中图分类号： TU754                                    文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2022）04-0096-03

0 引言

城市化的不断推进与发展，使深基坑工程施工数量增多，为保证基坑开挖施工安全性、秩序性，需注重对该项工作的全过程监测。在陈林波研究中指出，BIM技术作为当前建设工程常应用的技术之一，在施工监测、故障判断等方面优势显著;WEB系统可实现自动预警，并创设出直观性的数据图表，便于施工前的分析。但对二者联合应用方面研究较少，本研究将二者结合起来，应用到开展基坑开挖作业中，通过创建模型，导出基坑监测数据等方式，使基坑监测数据不准确的问题得到有效解决。

1 工程概况

某工程建设有2层地下室，基坑开挖面积约1.5万m2，开挖深度18 m，土方总开挖量达30万 m3。对现场地质情况进行勘察，发现主要土质为粉土、砂土互层以及粉质黏土。经测量，基坑与周边河道最近距离为50 m，为保证基坑外围的稳固性，决定设置TRD水泥搅拌墙与钢筋混凝土地下连续墙。此外，基坑中的支撑结构为钢筋混凝土，共两层，均采用双圆环的设置形式，各圆环半径为64.5 m、75.2 m。工程基础设计等级为甲级，基坑安全等级为一级，施工结构如图1所示。

2 BIM技术在基坑监测中的应用

2.1 打造BIM监测模型

根据现场作业环境以及基坑监测要求打造BIM模型，在此期间需应用到Revit软件，而软件中谈及到的“项目”主要指单个设计信息的集合，通常有设计图纸、项目视图、项目构件等。“族”则同时包括相关图形的图元组以及通用属性集。但需注意的是，相同族的不同图元部分的值可能存在差异。

模型建設时，需借助族的组合来制定项目文件，因此，族便是项目的核心，贯穿于整个设计项目中，是项目模型中最基础构筑单元。结合工程具体要求，在建设BIM模型时，将基坑各类构件设置为一个“族”类别，包括地下连续墙、桩基础、土方等参数化族，而族文件为各类建筑构件，如柱、板、钢筋等，再将其分别整合到项目文件中，做好与项目有关信息的填写，实现基础构件的导入。与此同时，依托于不同构件在空间中所表现出的实际位置关系，精准记录相对应的平面坐标，还需详细标记构件标高，以此为依据，打造出基坑支护的BIM模型。模型的建立极大程度地便利了构件的更新工作，只需对轴网位置、标高值便能够实时改变构件位置与高程。

2.2 模型中监测点族设置

族是组成项目的基础构件，亦是参数信息的重要载体。针对现场设置的不同监测点打造专用族库，再导入相应的监测数据，实现BIM模型与基坑监测数据的有效关联。本工程基坑监测内容有不同连续墙的深层侧向位移监测，如地下连续墙、基坑外侧TRD连续墙等，同时，还包括基坑内、外水位监测、周边建筑沉降监测等。针对不同监测工作设计相应的监测点专用族库，包括水位监测点族、周边沉降监测点族、水平位移监测点族[1]。

创建族时，若选用公制常规模型族样板进行，则可将“常规模型”族看做成通用族，由于其不具备其他族的特性，可在模型任意位置放置，因此这类族能够有效适应基坑监测作业的实际需求，在模型上加以显现。此外，在族类别、族参数中对监测点族进行处理，将其变更为基于工作平面的添加方式，便可以按照工作平面的方式将监测点族添加到项目指定的监测平面上，从而达到点族集中操作的目的。

完成族类型确定后，执行监测点族相关参数信息的添加工作，比如报警值、监测数据等，通过对参数进行设置，可建立起基坑BIM模型与基坑监测数据彼此间的联系。而监测点族的设置能够将各类监测数据填写至对应的族类别中，实现所有监测信息的全面该汇总，并呈现在模型上，只需对模型进行观察，便能够获取到有价值信息，便于数据处理、分析工作的进行。

2.3 监测点色彩变化模拟

监测点族设置工作完成后，此时的BIM模型中便能够查询到监测数据信息，但为实现对模型全方位、跟踪监控，就需在模型中增加一维时间参数，以此有效处理静态监测信息，并转化为动态性的数据。与此同时，赋予模型色彩，增强基坑监测点现场情况的直观性。色彩模型设计、打造期间，需应用到BIM系统中的数据分析模拟软件。其作用是整合所有静态模型，并设置时间轴维度，且该软件具备动态模拟的功能，从而达到对基坑监测数据动态模拟的目的。具体处理程序如下：在族编辑器中，借助Revit族函数中的if函数关联监测数据与报警值，对点族颜色变化进行控制，若监测数值大于设定的报警值，监测点族则为红色，如图2所示。若小于报警值，点族则显示绿色。

3 基坑监测WEB系统的设计与实现

3.1 问题与需求分析

本工程涉及到的基坑监测内容较多，需整理的监测数据量大，传统人工操作方式无法实现对监测数据的快速处理，对此，需应用计算机设备执行监测数据分析与处理工作。在此基础上，搭建相应的分析系统和预警系统，设置数据库，建立起系统与数据库之间的联系，确保各类监测数据信息的及时录入与计算。数据分析预警系统应用WEB系统构架原理，可同时调取多个用户界面，再将给定的预警值作为依据，构建出直观的数据图表。因系统具有开放性的特点，能够和BIM模型有效结合在一起，并将监测数据图表转换为模型可识别的格式文件进行导出。

3.2 系统总体设计

WEB系统设置有多个功能模块，包括监测数据录入、存储、查询、分析等，且不同类型数据均有相对应的录入格式，借助表格完成数据的统一导入，促使数据处理效率大幅提高。此外，系统独特的网页格式可将链接功能设置于模型中，只需对模型界面进行操作，便可实现对系统网页的调控，并做到网页中各类数据的实时调取，为模型具体监测点提供直观的基坑监测数据信息[2]。

3.3 软硬件设计

3.3.1 B/S架构

B/S结构是在Intenet技术基础上，对C/S结构的一种改进。在这种结构下，用户界面完全通过Web浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现。B/S结构主要利用了不断成熟的Web浏览器技术，结合浏览器的多种ScriPt语言（Java Script等）和服务器端的Script语言（PHP、ASP、JSP）等技术，利用通用浏览器实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发和维护成本，架构如图3所示。

3.3.2 软件功能

本工程运行的网站系统在开发时遵循三层框架原理，分别为表示层UI、业务逻辑层BLL、数据访问层DAL。其中，表示层又叫做转换器，可实现系统中各类数据地转换，“UI”为用户界面，具体指可供用户操作以及和后台交互的页面，确保用户发出的请求能够被系统操作人员及时接收与处理，并做到所需数据信息的快速反馈，打通用户端访问系统的窗口。业务逻辑层BLL是开发系统时的关键性内容，主要功能是处理系统各类业务，并跟踪操作数据访问层，能够实现对复杂逻辑判断的有效处理，并起到精准验证监测数据的作用。数据访问层用于访问数据库中的各项数据信息，再将查询到的数据传输给业务逻辑层。同时，该层还能执行数据增加、删除、修改等操作。

系统主要由两大模块组成即数据图表查询、基础信息管理，系统功能模块图如图4所示。前者工作内容为分类、查询、统计监测数据，并生成相应的数据曲线图或其他类型的图表;而基础信息管理模块功能表现在跟踪管理项目信息、监测数据、点位信息等方面，还可执行数据导入、编辑等操作。

3.3.3 数据库设计

针对本工程设计数据库时，共创设5张数据表，包括监测数据表、报警数据表、监测点位信息数据表、监测类型信息表、工程项目信息表。各表均设有主键，以保证监测数据的唯一性。同时，又针对不同数据表建立外键链接，实现数据的共享。采取数据结构化存储方式，以此增多数据库中总数据量，还能够大幅提高数据读写效率。监测点位信息表的作用是存储各监测点相关信息，主键为点位ID，而外键分别为项目ID、类型ID，分别关联工程项目信息表、监测类型信息表，以此确定点位所属工程项目与监测类型。而工程项目信息表功能是存储与工程项目有关的基本信息，主键为项目的ID，数据表格式如表1所示。

3.4 系统实现

利用互联网平台自身带有的链接功能，将超链接设置在模型监测点上，实现系统中各类文件的有效导出，而在填写链接选项卡时，应保证文件名称与监测点名称相一致。比如，若想要在模型中上传某点监测数据曲线图，则需在链接名称栏中写入系统相应网址，便可实现模型信息的跳转。超链接导入正确后，可在模型中选择随机监测点，系统便可弹出与此点有关信息的窗口，比如监测点现场图片信息、监测点数据图表等，同时，系统还可对不同时间段基坑监测数据进行查询，并对该区段信息的曲线图进行放大查看。

通过链接导出的数据信息曲线界面可实现页面布局的及时响应，且各界面均能够将数据曲线完整地呈现出来，而页面中还设有查看该监测点图片与表格的按钮，依托于BIM模型色彩呈现优势，实现对监测数据信息的直观查看，为工作人员基坑位移判断提供可视化参考[3]。

3.5 成效评价

在B/S架构基础上，将BIM技术与Web系统有机结合起来应用到基坑监测中，可帮助监测人员全过程掌握施工现场情况，经过细致分析与现场图画调用，找出可能引发基坑位移沉降的影响因素，制定可行的预防措施，使基坑监测数据不准确问题得到妥善解决，取得理想成效。

4 结语

本文依托于BIM技术可视化、可参数化的优势，打造BIM模型，实现模型与工程基坑监测数据共享，并在模型中设置基坑三维变形监测点，确保对现场作业的实时监控及预警。将WEB系统创建在监测点上，完成数据的超鏈接导出，有效结合BIM模型与WEB系统，在互联网技术的帮助下，展开对工程的远程监管，以保证基坑监测数值准确。但本研究因项目样本有限，只对一个项目进行研究，结果不够具备说服力，在未来应将BIM模型与WEB系统结合方式投入到更多项目中，总结经验，实现推广应用。

参考文献

[1] 陈林波，岳光耀，徐财门，等.基于BIM技术的基坑工程监测信息管理系统[J].铁道建筑技术，2021（10）：50-54.

[2] 代祥勇，马超，张文.基于Web的深基坑监测管理信息系统的设计与实现[J].城市勘测，2021（1）：74-78.

[3] 孙艳崇.基于BIM技术的基坑监测应用研究[J].科学技术创新，2020（24）：188-189.