郝 峰

(山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021)

0 引言

BIM(建筑信息模型，building information model)理念和技術(shù)因具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、出圖性等優(yōu)勢(shì)，在基坑工程中具有廣泛的應(yīng)用前景。目前BIM在基坑工程的應(yīng)用中多局限于指導(dǎo)施工[1]或展示施工過(guò)程[2]，基坑輔助設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用比較少，且所建三維支護(hù)結(jié)構(gòu)模型多為粗線條、框架示意圖性質(zhì)，不易分類(lèi)精確統(tǒng)計(jì)土方、鋼筋、砼、錨桿、面層等體積、質(zhì)量、長(zhǎng)度、面積、根數(shù)等工程量，較難滿(mǎn)足設(shè)計(jì)概算、施工圖預(yù)算等對(duì)工程量精確統(tǒng)計(jì)的需求。貫徹實(shí)施BIM理念和技術(shù)的一條重要途徑就是各種商業(yè)BIM軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。而可以直接適用于基坑支護(hù)輔助設(shè)計(jì)方面的國(guó)產(chǎn)商用BIM軟件尚處于初步開(kāi)發(fā)階段，已量產(chǎn)并正式投入商用的極少,且其采購(gòu)與維護(hù)成本往往較為昂貴，一般小型企業(yè)難以承受；利用通用的商用BIM軟件進(jìn)行二次編程開(kāi)發(fā)又要求開(kāi)發(fā)人員具備較豐富的計(jì)算機(jī)、巖土、結(jié)構(gòu)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)[3-6]，這些均不利于BIM在基坑工程中推廣應(yīng)用，故當(dāng)前乃至今后一段時(shí)期內(nèi)，探索面向基坑支護(hù)輔助設(shè)計(jì)的通用軟件之間的融合，不失為一條便于BIM理念推廣應(yīng)用的綜合解決方案。

創(chuàng)建三維支護(hù)結(jié)構(gòu)BIM模型目前應(yīng)用較多的軟件就是Autodesk公司Revit軟件，該軟件較為流行的版本是2016年版，該版軟件優(yōu)點(diǎn)是成熟、靈活、方便，提供有大量各類(lèi)建筑模型族庫(kù)，非常適宜于創(chuàng)建各種類(lèi)型的建筑模型并輔助設(shè)計(jì)[7]，缺點(diǎn)是難以利用巖土勘察報(bào)告提供的地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)直接創(chuàng)建實(shí)際地層均具有起伏面的真三維空間地質(zhì)體模型，往往只能以其平均厚度用“平板”類(lèi)的模型依次上下疊合來(lái)大概模擬諸地層，對(duì)透鏡體或地層局部缺失的情況更是缺乏有效的建模手段。

創(chuàng)建三維地質(zhì)體模型目前也有較多的軟件，如Civil 3D、ArcGIS[8]、MapGIS等，而Civil 3D在創(chuàng)建真三維BIM空間地質(zhì)體模型方面具有突出的優(yōu)勢(shì)[9]，該軟件同樣是Autodesk公司推出，目前較為流行的版本也是2016年版，該版軟件非常適宜于創(chuàng)建各種類(lèi)型的市政基礎(chǔ)設(shè)施模型，它可以利用巖土勘察報(bào)告提供的地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)適當(dāng)處理后直接創(chuàng)建具有地層起伏面或地層局部缺失等的真三維空間地質(zhì)體模型，但它在三維支護(hù)結(jié)構(gòu)體系模型創(chuàng)建以及后續(xù)BIM應(yīng)用方面不如Revit成熟、靈活、方便。

如果把上述兩軟件各自的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，將會(huì)是一個(gè)較好的解決方案。而兩者有機(jī)融合、實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接的可實(shí)施的方案尚未見(jiàn)有關(guān)文獻(xiàn)介紹。本文擬通過(guò)正交試驗(yàn)來(lái)比選出最優(yōu)融合方案，要求由Revit創(chuàng)建的三維支護(hù)結(jié)構(gòu)模型融合進(jìn)由Civil 3D創(chuàng)建的三維地質(zhì)體模型后仍能在Revit中對(duì)所有圖元進(jìn)行流暢編輯。

基坑支護(hù)綜合BIM模型融合創(chuàng)建方案確定后，為實(shí)現(xiàn)可按不同材質(zhì)、不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型、不同施工工藝等分類(lèi)查詢(xún)、精確統(tǒng)計(jì)工程量、碰撞檢查時(shí)互可識(shí)別、自動(dòng)配筋等目的，本文對(duì)樁、錨[10]、面層等常用基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)如何選擇合適的方法來(lái)創(chuàng)建精細(xì)化的Revit單體模型做了詳細(xì)地探索與優(yōu)化。

基坑支護(hù)綜合BIM模型創(chuàng)建完成，可進(jìn)行BIM理念下的基坑支護(hù)輔助設(shè)計(jì)，本文以青島市某基坑支護(hù)設(shè)計(jì)為案例，簡(jiǎn)要介紹了BIM輔助基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的初步應(yīng)用情況。

1 融合方案比選正交試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)?zāi)康募耙?/h3>

優(yōu)選Civil 3D三維地質(zhì)體模型與Revit三維支護(hù)結(jié)構(gòu)模型實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接的融合方案，要求由Revit創(chuàng)建的三維支護(hù)結(jié)構(gòu)模型融合進(jìn)由Civil 3D創(chuàng)建的三維地質(zhì)體模型后仍能在Revit中對(duì)該基坑支護(hù)綜合BIM模型所有圖元進(jìn)行流暢地剪切或連接、賦于各地層抗剪強(qiáng)度參數(shù)屬性等編輯操作。

1.2 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

Revit基坑開(kāi)槽土方邊界建模采用“體量法”方案，它既可用來(lái)創(chuàng)建挖除土方后的基坑模型、實(shí)現(xiàn)基坑開(kāi)挖土方精確算量、基坑側(cè)壁面層建模，又可實(shí)現(xiàn)與其它實(shí)體圖元的剪切或連接關(guān)系。文中首先采用剪切法和連接法分別進(jìn)行了基坑開(kāi)槽土方邊界實(shí)心體量模型和空心體量模型創(chuàng)建試驗(yàn)。

Civil 3D三維地質(zhì)體建?？刹捎谩皬那嫣崛?shí)體法”方案，而該實(shí)體法又包括3種具體建模思路：深度法、固定高程法、在曲面處法；同時(shí)，軟件生成實(shí)體后還可將其轉(zhuǎn)換為“體量元素”。

Civil 3D模型與Revit模型間可通過(guò)IFC格式文件進(jìn)行連接融合。IFC格式為通用BIM標(biāo)準(zhǔn)，Civil 3D可將其創(chuàng)建的三維地質(zhì)體模型以“實(shí)體(三維)”為對(duì)象導(dǎo)出為IFC格式文件，Revit打開(kāi)該IFC格式文件后可實(shí)現(xiàn)在位編輯。

最后再用創(chuàng)建好的Revit基坑開(kāi)槽土方邊界實(shí)心體量模型和空心體量模型分別與Civil 3D以“實(shí)體(三維)”為對(duì)象導(dǎo)出的IFC格式的Civil 3D三維地質(zhì)體模型進(jìn)行可流暢編輯融合試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表1。

試驗(yàn)結(jié)論：Revit基坑開(kāi)槽土方邊界建模優(yōu)先采用連接法創(chuàng)建的實(shí)心體量模型方案，Civil 3D三維地質(zhì)體建模針對(duì)不同對(duì)象分別優(yōu)先采用實(shí)體法創(chuàng)建的正常連續(xù)地層模型方案、內(nèi)插虛擬尖滅勘探點(diǎn)法創(chuàng)建的透鏡體或局部缺失地層模型方案、固定高程法創(chuàng)建的場(chǎng)平層模型方案、0.1 m薄層法創(chuàng)建的地下水體模型方案。

表1 基坑支護(hù)綜合BIM模型融合方案比選正交試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Orthogonal experiment table for comparison and selection of fusion schemes of the comprehensive BIM model for foundation pit supporting

2 精細(xì)化基坑建模

本文以青島市某基坑支護(hù)設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用為案例簡(jiǎn)要介紹精細(xì)化基坑建模過(guò)程。

2.1 宏觀步驟

第一步：創(chuàng)建Civil 3D三維地質(zhì)體模型。

第二步：統(tǒng)一Civil 3D、Revit兩軟件在該項(xiàng)目上的坐標(biāo)基點(diǎn)。

第三步：創(chuàng)建Revit各單體模型，分別單獨(dú)新建周邊環(huán)境(管線、建筑物等)體量、基坑開(kāi)槽土方邊界體量、錨桿(索)套組之錨筋、錨固段、錨頭等族。

第四步：創(chuàng)建Revit基坑環(huán)境及開(kāi)槽邊界綜合模型，布置已創(chuàng)建的周邊環(huán)境體量、周邊已建預(yù)制樁基礎(chǔ)族、開(kāi)槽土方邊界體量等。

第五步：無(wú)縫融合三維地質(zhì)體創(chuàng)建Revit基坑支護(hù)綜合BIM模型。

2.2 具體流程

2.2.1 準(zhǔn)備工作

建模前，落實(shí)巖土勘察報(bào)告、周邊已建或在建的建(構(gòu))筑物及其基礎(chǔ)資料、周邊已建地下管線資料、擬建主樓及地下車(chē)庫(kù)總平圖、基礎(chǔ)圖等。

根據(jù)勘察單位提供的勘察軟件導(dǎo)出的原始文本類(lèi)勘察數(shù)據(jù)，利用Excel等工具分層提取所有勘探點(diǎn)坐標(biāo)、孔口及各地層底面高程、地下水位高程等三維地質(zhì)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并分層轉(zhuǎn)換生成具有特定排列格式的Civil 3D可識(shí)別導(dǎo)入的“.txt”類(lèi)型“點(diǎn)文件”。當(dāng)擬建三維地質(zhì)模型邊界內(nèi)存在透鏡體或某層局部缺失時(shí)，可利用CAD軟件在勘察點(diǎn)平面布置圖中人為內(nèi)插添加一定數(shù)量的虛擬尖滅勘探點(diǎn)，并在已生成的各層“點(diǎn)文件”中補(bǔ)充這些滿(mǎn)足該點(diǎn)頂?shù)酌婕鉁鐥l件的三維數(shù)據(jù)。

2.2.2 Civil 3D創(chuàng)建三維地質(zhì)體模型

(1)新建Civil文件，命名并保存。

(2)創(chuàng)建地層曲面：在Civil 3D工作空間界面下利用已準(zhǔn)備好的“點(diǎn)文件”順序新建并命名各地層曲面(地下水位曲面宜最后創(chuàng)建)；注意，每生成一個(gè)曲面，均應(yīng)檢查該曲面有無(wú)明顯異常的高程凹凸點(diǎn)(俗稱(chēng)“飛點(diǎn)”[11])。創(chuàng)建的地層曲面模型參見(jiàn)圖1。

圖1Civil三維地層曲面模型
Fig.1Civil three-dimensional stratum surface model

所有地層曲面生成后，選定某個(gè)合適的勘探點(diǎn)為坐標(biāo)基點(diǎn)，記下其X、Y值。

(3)從曲面提取生成實(shí)體。

地層實(shí)體(含正常連續(xù)地層、透鏡體或局部缺失地層)創(chuàng)建：利用“從曲面提取實(shí)體”功能生成由選定的頂?shù)變蓚€(gè)曲面所包絡(luò)的某層地層實(shí)體；以此類(lèi)推，直至建完所有地層實(shí)體。

場(chǎng)平層實(shí)體創(chuàng)建：利用“在固定高程處”功能來(lái)提取一層挖方或填方整平層實(shí)體。

地下水實(shí)體創(chuàng)建：用一小薄層實(shí)體來(lái)模擬整個(gè)地下水體，利用“深度”功能生成由地下水位曲面向下延伸0.1 m深度所包絡(luò)的一小薄層實(shí)體；檢查并刪除無(wú)關(guān)對(duì)象，只留下一個(gè)符合條件的實(shí)體。

所有實(shí)體生成完畢，逐個(gè)刪除所有曲面對(duì)象，僅保留實(shí)體對(duì)象；可轉(zhuǎn)換至三維建模工作空間界面，利用“剖切”命令實(shí)現(xiàn)僅保留基坑影響范圍邊界內(nèi)的那部分實(shí)體。創(chuàng)建的三維地質(zhì)體模型參見(jiàn)圖2。

圖2 Civil三維地質(zhì)體模型Fig.2 Civil three-dimensional geological body model

(4)導(dǎo)出為IFC格式文件：利用“導(dǎo)出”→“IFC”功能，將“對(duì)象”中的“實(shí)體(三維)”，輸出為“.ifc”格式的項(xiàng)目文件。

2.2.3 Revit創(chuàng)建基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)模型

(1)按上節(jié)第2條所記錄的基點(diǎn)坐標(biāo)值設(shè)置下述各建模過(guò)程所需的Revit“項(xiàng)目基點(diǎn)”；計(jì)算Revit“測(cè)量點(diǎn)”與該Revit“項(xiàng)目基點(diǎn)”坐標(biāo)差值，Revit“測(cè)量點(diǎn)”可通過(guò)按此差值在Revit中平移來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。

(2)單體模型創(chuàng)建。

周邊已建或在建建(構(gòu))筑物采用外建概念體量“公制體量→實(shí)心體量”創(chuàng)建。

周邊已建預(yù)制樁基礎(chǔ)采用系統(tǒng)載入族“結(jié)構(gòu)→柱→預(yù)制混凝土→預(yù)制方形柱”創(chuàng)建。

基坑開(kāi)槽土方邊界采用外建概念體量“公制體量→實(shí)心體量”創(chuàng)建；注意，建模尺寸應(yīng)考慮樁間網(wǎng)噴邊界。

基坑環(huán)境及開(kāi)槽邊界綜合模型采用“建筑樣板”為模板新建項(xiàng)目文件創(chuàng)建，布置已創(chuàng)建的周邊環(huán)境體量、周邊已建預(yù)制樁基礎(chǔ)族、開(kāi)槽土方邊界體量。成果模型參見(jiàn)圖3。

圖3 基坑環(huán)境及開(kāi)槽邊界綜合模型Fig.3 Comprehensive model for the foundation pit environment and excavation boundary

支護(hù)灌注樁、帷幕攪拌樁、坑底內(nèi)側(cè)被動(dòng)區(qū)加固攪拌樁采用系統(tǒng)載入族“結(jié)構(gòu)→基礎(chǔ)→樁-混凝土圓形樁”創(chuàng)建。

樁頂異形冠梁采用系統(tǒng)載入族“結(jié)構(gòu)→框架→混凝土→墻下條形基礎(chǔ)-坡形截面底板”創(chuàng)建。

錨桿(索)套組之錨筋、錨固段、錨頭分別采用外建族“公制常規(guī)模型→結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類(lèi)別”創(chuàng)建。

網(wǎng)噴面層(單向斜傾時(shí))采用系統(tǒng)族“結(jié)構(gòu)→基礎(chǔ)→板→結(jié)構(gòu)基礎(chǔ):樓板→基礎(chǔ)底板”創(chuàng)建；網(wǎng)噴面層(多向斜傾時(shí))采用系統(tǒng)族“體量→面模型→屋頂→基本屋頂”創(chuàng)建；網(wǎng)噴面層(樁間、垂直時(shí))采用系統(tǒng)族“墻→墻：結(jié)構(gòu)→基本墻”創(chuàng)建。

基底墊層采用系統(tǒng)族“結(jié)構(gòu)→基礎(chǔ)→板→結(jié)構(gòu)基礎(chǔ):樓板→基礎(chǔ)底板”創(chuàng)建。

坡頂截水臺(tái)采用系統(tǒng)族“墻→墻:結(jié)構(gòu)→基本墻”創(chuàng)建。

坡頂護(hù)欄采用外建族“公制常規(guī)模型→結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類(lèi)別”創(chuàng)建。

經(jīng)驗(yàn)小結(jié)：(1)支護(hù)結(jié)構(gòu)盡量使用“結(jié)構(gòu)類(lèi)別”的系統(tǒng)族或系統(tǒng)載入族創(chuàng)建，這樣既省力又便于后續(xù)自動(dòng)布筋及抽筋算量；(2)錨桿(索)套組之錨筋、錨固段、錨頭應(yīng)分別單獨(dú)建模，最后在創(chuàng)建基坑綜合模型時(shí)可通過(guò)“創(chuàng)建組”來(lái)完成錨桿(索)組裝，這樣既便于分類(lèi)統(tǒng)計(jì)工程量，又便于快速?gòu)?fù)制、陣列等，組裝模型效果參見(jiàn)圖4；(3)同為“基礎(chǔ)類(lèi)別”的圖元間軟件不自動(dòng)識(shí)別碰撞沖突；“基礎(chǔ)類(lèi)別”的圖元與“結(jié)構(gòu)類(lèi)別”的圖元之間、同為“結(jié)構(gòu)類(lèi)別”的圖元之間軟件可自動(dòng)識(shí)別碰撞沖突。

圖4 錨桿(索)組模型Fig.4 Anchor rod (anchor cable) assembly model

2.2.4 無(wú)縫融合創(chuàng)建Revit基坑支護(hù)綜合BIM模型

(1)Revit“打開(kāi)”2.2.2節(jié)已建的IFC文件，利用平移“測(cè)量點(diǎn)”功能將模型移至正確位置。

(2)利用“在位編輯”命令逐層“分解”并添加或賦于各層重度、粘聚力、內(nèi)摩擦角抗剪強(qiáng)度參數(shù)及材質(zhì)、顏色等屬性。

當(dāng)場(chǎng)地整平層有挖有填時(shí)，場(chǎng)平層實(shí)體須刪除整平實(shí)體中的整平標(biāo)高以上的多余實(shí)體及多余元素。

(3)以“作為組載入”方式“插入”基坑環(huán)境及開(kāi)槽邊界綜合模型項(xiàng)目文件，將插入的綜合模型平移定位到正確位置后，再將其“解組”；然后用“解組”后其中的“基坑開(kāi)槽土方邊界體量”圖元分層剪切已逐層分解并賦屬性的“三維地質(zhì)體”圖元，創(chuàng)建生成挖除土方后的基坑模型。

(4)利用已建的族及系統(tǒng)族、系統(tǒng)載入族等精確定位布置各種基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)單體模型，完成基坑支護(hù)綜合BIM模型的創(chuàng)建，最終模型參見(jiàn)圖5。

圖5 Revit基坑支護(hù)綜合BIM模型Fig.5 Comprehensive BIM model for Revit foundation pit supporting

經(jīng)驗(yàn)小結(jié)：(1)當(dāng)打開(kāi)某個(gè)視圖中看不到模型時(shí)，轉(zhuǎn)換到三維視圖一般就能看到；必要時(shí)可通過(guò)調(diào)整剖面符號(hào)位置、“查找相關(guān)視圖”、“縮放全部以匹配”、“顯示隱藏的圖元”、設(shè)置相關(guān)視圖的“可見(jiàn)性/圖形替換”、鼠標(biāo)滾輪縮放等方法找到該模型，Revit軟件默認(rèn)打開(kāi)的IFC圖元為“常規(guī)模型”；(2)“項(xiàng)目基點(diǎn)”和“測(cè)量點(diǎn)”默認(rèn)為隱藏，可通過(guò)“顯示隱藏的圖元”來(lái)將其顯示出來(lái)，并可在該界面下進(jìn)行相關(guān)的坐標(biāo)值設(shè)置與圖元平移等；(3)可充分利用“臨時(shí)隱藏/隔離”、多窗口(WT)、“圖形顯示選項(xiàng)”等命令，以提高工作效率；(4)觀察三維效果時(shí)，宜設(shè)置“圖形顯示選項(xiàng)”為：“不顯示邊”、“著色”或“一致的顏色”、“使用反失真平滑線條”等。

3 BIM輔助設(shè)計(jì)

青島市三木·文瀾府地下車(chē)庫(kù)基坑項(xiàng)目水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件均較復(fù)雜：周邊緊鄰已(在)建建筑及其預(yù)制樁基礎(chǔ)且與基坑工程互相交叉施工流水作業(yè)、開(kāi)挖影響深度內(nèi)存在厚層淤泥質(zhì)土及頂?shù)酌嫫鸱^大的軟弱風(fēng)化基巖、地下水埋藏淺等，基坑安全等級(jí)一級(jí)，工程規(guī)模較大。設(shè)計(jì)中針對(duì)不同的支護(hù)單元條件采用了“支護(hù)灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨索、懸臂灌注樁、放坡網(wǎng)噴、格柵式攪拌樁帷幕+坑內(nèi)明排水、坑底內(nèi)側(cè)被動(dòng)區(qū)攪拌樁加固”等綜合支護(hù)與止排水方案。支護(hù)設(shè)計(jì)初步方案論證時(shí)采用常規(guī)二維平面設(shè)計(jì)法，發(fā)現(xiàn)不能滿(mǎn)足某些特殊要求，最終方案設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)時(shí)采用了BIM輔助設(shè)計(jì)法，在三維具現(xiàn)、碰撞檢查[12]、空間節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化、工程量精確統(tǒng)計(jì)、導(dǎo)出二維CAD施工圖[13]等方面取得了較好的應(yīng)用效果。

3.1 三維具現(xiàn)

專(zhuān)家評(píng)審及設(shè)計(jì)交底時(shí)靈活運(yùn)用“臨時(shí)隱藏/隔離”、“剖面框”、“材質(zhì)-透明度”等命令，對(duì)基坑BIM模型進(jìn)行了3D具現(xiàn)、漫游展示等：實(shí)現(xiàn)了或宏觀展示周邊環(huán)境、或單獨(dú)展示某些支護(hù)結(jié)構(gòu)、或剖切展示某些須重點(diǎn)關(guān)注的淤泥層頂?shù)酌?、地下水面、軟弱風(fēng)化基巖面等空間分布狀態(tài)等等應(yīng)用目的。如，“臨時(shí)隱藏”三維地質(zhì)體圖元后整個(gè)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)方案模型參見(jiàn)圖6。

圖6 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系模型Fig.6 Structure system model for foundation pit supporting

3.2 碰撞檢查

案例中錨索及格柵式帷幕攪拌樁分別與周邊已建或在建預(yù)制樁的碰撞沖突是輔助設(shè)計(jì)的檢查和調(diào)整重點(diǎn)。

錨索與周邊已建預(yù)制樁碰撞檢查方法：一種是間接法，為保證樁錨之間的協(xié)調(diào)，盡量滿(mǎn)足一樁一錨設(shè)計(jì)目的，采用以“樁位”定“錨位”思路，間接轉(zhuǎn)換為“支護(hù)樁與周邊已建或在建預(yù)制樁”在錨索延伸方向上一一對(duì)應(yīng)的空間滿(mǎn)足性檢查，以立面人工檢查法為主；另一種是直接法，直接對(duì)“錨索與已建預(yù)制樁”進(jìn)行兩類(lèi)別自動(dòng)碰撞檢查。本案例中采用了第一種間接方法。

格柵式帷幕攪拌樁與周邊已建或在建預(yù)制樁碰撞檢查以結(jié)合自動(dòng)生成并可導(dǎo)出的“沖突報(bào)告”采用平面檢查法為主，參見(jiàn)圖7、圖8。

圖7“格柵式帷幕攪拌樁與周邊已建或在建預(yù)制樁”自動(dòng)碰撞平面檢查法界面
Fig.7Interface of the plane inspection method of automatic collision between grid type curtain mixed piles and surrounding underground precast piles completed or under construction

圖8 導(dǎo)出的“格柵式帷幕攪拌樁與周邊已建或在建預(yù)制樁”沖突報(bào)告Fig.8 Conflict report of grid type curtain mixing piles and surrounding underground precast piles completed or under construction

根據(jù)碰撞檢查結(jié)果，對(duì)發(fā)生沖突的結(jié)構(gòu)圖元一一進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，直至解決所有沖突，完成最終成果的創(chuàng)建。

3.3 空間節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化

二維狀態(tài)下不同支護(hù)結(jié)構(gòu)交界(尤其存在拐角時(shí))空間節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)一直是困擾專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員的難題，一是極易忽略該節(jié)點(diǎn)，二是需要設(shè)計(jì)人員具有很好的空間想象力；而在三維狀態(tài)下則既可輕易發(fā)現(xiàn)該節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，又不需要設(shè)計(jì)人員具有很好的空間想象力，能夠“所見(jiàn)即所得”地解決節(jié)點(diǎn)問(wèn)題。該案例中，早期原二維設(shè)計(jì)就忽略了西北角“南北向樁錨垂直支護(hù)與東西向天然放坡網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)”交界節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，而在三維建模過(guò)程中立時(shí)就很直觀地發(fā)現(xiàn)了該節(jié)點(diǎn)存在連接問(wèn)題，經(jīng)過(guò)造價(jià)、工期、空間占用等方面多方案比較論證，最終采用了懸臂樁拐出方案，優(yōu)化了該節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)，參見(jiàn)圖9。

3.4 工程量精確統(tǒng)計(jì)

基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)階段及施工圖設(shè)計(jì)階段所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)概算、施工圖預(yù)算都對(duì)工程量精確統(tǒng)計(jì)有相關(guān)要求，利用Revit“明細(xì)表”功能可輕松自動(dòng)完成土方、鋼筋、砼、樁、錨桿、面層等體積、重量、長(zhǎng)度、根數(shù)、面積等諸多指標(biāo)的分類(lèi)精確統(tǒng)計(jì)，參見(jiàn)圖10。

圖9 樁錨垂直支護(hù)與天然放坡網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)交界節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)Fig.9 Optimum design of intersection joints between the vertical support of piles and anchors and the natural sloping net spray supporting structure

3.5 導(dǎo)出二維CAD施工圖

根據(jù)碰撞檢查結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)后，支護(hù)樁及相應(yīng)的錨索平面位置將變得不規(guī)律，為便于精確指導(dǎo)施工時(shí)的支護(hù)樁及錨索測(cè)量放線工作，案例中利用Revit導(dǎo)出二維CAD圖紙功能，創(chuàng)建支護(hù)樁及錨索測(cè)量放線二維CAD平面圖并提交給建設(shè)單位，避免了因現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)甚至作業(yè)完成時(shí)才發(fā)現(xiàn)碰撞而浪費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力、時(shí)間。

圖10基坑支護(hù)工程量統(tǒng)計(jì)明細(xì)
Fig.10Calculation of work quantity of foundation pit supporting

4 結(jié)語(yǔ)

(1)融合三維地質(zhì)體的Revit精細(xì)化基坑建模方案在青島市三木·文瀾府項(xiàng)目地下車(chē)庫(kù)基坑支護(hù)輔助設(shè)計(jì)中取得了較好的應(yīng)用效果。

(2)融合Civil 3D創(chuàng)建真三維地質(zhì)體模型、Revit創(chuàng)建三維支護(hù)結(jié)構(gòu)體系模型各自?xún)?yōu)勢(shì)，創(chuàng)建基坑支護(hù)綜合BIM模型是當(dāng)前乃至今后一段時(shí)期內(nèi)的一條通往基坑支護(hù)輔助設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷綜合解決方案的途徑。

(3)Revit創(chuàng)建基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)單體模型時(shí)，只有選擇合適的方法，才能達(dá)到合理、快速、方便、精細(xì)的建模目的。

(4)基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)時(shí)利用BIM輔助設(shè)計(jì)，可在三維具現(xiàn)、碰撞檢查、空間節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化、工程量精確統(tǒng)計(jì)、導(dǎo)出二維CAD施工圖等方面取得較好的應(yīng)用效果。

(5)如何利用基坑支護(hù)綜合BIM模型進(jìn)行包含真三維地質(zhì)體參數(shù)的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系有限元計(jì)算分析[14-15]尚是凾待進(jìn)一步探索研究的課題。