陳歡

摘 要：隨著建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑工程地下空間的開(kāi)發(fā)不斷深入，基坑工程項(xiàng)目也變得越來(lái)越復(fù)雜。為了保證基坑工程的順利開(kāi)展，提高基坑工程的質(zhì)量與安全性，必須做好基坑工程的整體設(shè)計(jì)工作，由此，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）被引入集成工程建設(shè)中。本文對(duì)BIM信息可視化技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行論述，總結(jié)了BIM信息可視化技術(shù)在基坑工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型;信息可視化技術(shù);基坑工程

中圖分類(lèi)號(hào)：TU17文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）34-0136-03

Application of BIM Information Visualization Technology

in Foundation Pit Engineering

CHEN Huan

（Beijing University of Civil Engineering and Architecture，Beijing 100044）

Abstract： With the rapid development of the construction industry， the development of the underground space of the construction project is going deeper and deeper， the foundation pit project is becoming more and more complex. In order to ensure the smooth development of foundation pit engineering and improve the quality and safety of foundation pit engineering， the overall design of foundation pit engineering must be done well. Therefore， building information modeling （BIM） is introduced into the integrated engineering construction. In this paper， the related content of BIM information visualization technology was discussed， and the application of BIM information visualization technology in foundation pit engineering was summarized.

Keywords： BIM;information visualization;foundation pit engineering

隨著經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的進(jìn)步，高層建筑已成為建筑業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。為了有效保證高層建筑的安全性，加強(qiáng)其基坑工程管理尤為重要。在實(shí)際施工過(guò)程中可積極構(gòu)建建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），將文字與圖片轉(zhuǎn)化成可視化的模型，使工程師提升對(duì)基坑工程的掌控，從而提高工程的質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)概述

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是通過(guò)創(chuàng)建并利用數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營(yíng)管理的全生命過(guò)程。BIM實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)二維繪圖向三維繪圖的轉(zhuǎn)變，可以使建筑信息更加全面、直觀(guān)地展現(xiàn)出來(lái)。

BIM是一個(gè)設(shè)施（建設(shè)項(xiàng)目）物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)，是一個(gè)共享的知識(shí)資源。建設(shè)項(xiàng)目不同階段的參建方通過(guò)在BIM中提取、插入、完善、更新信息參數(shù)，在共同的BIM模型中實(shí)現(xiàn)協(xié)助作業(yè)，在建設(shè)項(xiàng)目全生命周期中，BIM模型為建設(shè)過(guò)程的所有決策提供直接可靠的依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)建筑工程質(zhì)量提高、效率增加、風(fēng)險(xiǎn)大量降低的目的[1]。

BIM具有以下優(yōu)點(diǎn)。第一，BIM是立體模型，與CAD等圖紙信息相比，其能更加直觀(guān)地觀(guān)察所構(gòu)建的模型，可視化效果非常強(qiáng)。通過(guò)BIM，人們能夠一眼看出工程構(gòu)造，明確工程所需要的材料、造價(jià)等信息。而CAD圖紙缺乏立體性，只有專(zhuān)業(yè)人員才能看懂圖紙中所蘊(yùn)含的信息內(nèi)容，同時(shí)還要有極為豐富的想象力將抽象的信息具象化為圖形，所以其可視性較差。第二，BIM的協(xié)調(diào)能力比較高。建筑工程涉及的環(huán)節(jié)較多，每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)有單獨(dú)的工程圖紙，如果在施工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)沒(méi)有做好溝通和交流，而是各司其職，就容易出現(xiàn)沖突和矛盾，從而影響整個(gè)工程的進(jìn)展[2]。而使用BIM，能有效避免協(xié)調(diào)不足的問(wèn)題。因?yàn)锽IM能將眾多信息融為一體，各個(gè)環(huán)節(jié)的工作內(nèi)容在模型上一目了然，如果存在環(huán)節(jié)間的沖突，能及早發(fā)現(xiàn)并做出合理修改。第三，BIM是一種建筑信息模型，所以能夠?qū)κ┕み^(guò)程進(jìn)行模擬。BIM不僅能對(duì)工程施工的環(huán)境、工程內(nèi)部的構(gòu)造等進(jìn)行模擬，而且能對(duì)施工過(guò)程中的光照、人流、節(jié)能等環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬。而且附帶時(shí)間因素后，其能將3D模型演變?yōu)?D施工模擬過(guò)程，讓施工各個(gè)環(huán)節(jié)清晰展現(xiàn)出來(lái)。如果再加入成本因素，就可以有效控制預(yù)算。第四，BIM能對(duì)工程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。傳統(tǒng)的CAD圖紙只能對(duì)工程的基本參數(shù)進(jìn)行描述，而對(duì)具體如何施工則無(wú)法給出優(yōu)化建議。而通過(guò)構(gòu)建建筑信息模型，施工中的所有環(huán)節(jié)都得到展現(xiàn)，施工人員能更好地完成施工任務(wù)。第五，BIM的可視化效果好，無(wú)論是平面圖形還是立體圖形，內(nèi)部的信息都是一致的，不會(huì)出現(xiàn)不匹配的情況。因此，在對(duì)某個(gè)部分進(jìn)行修改后，整體信息也會(huì)隨之相應(yīng)變動(dòng)，從而使模型得到優(yōu)化。BIM還能夠?qū)⑵矫鎴D、立體圖、解剖圖、管線(xiàn)圖、明細(xì)表等一一展現(xiàn)出來(lái)，讓工作人員按照?qǐng)D表開(kāi)展施工，避免了因溝通不及時(shí)而出現(xiàn)問(wèn)題的情況發(fā)生[3]。

2 BIM技術(shù)在基坑工程中的應(yīng)用

2.1 利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑工程的監(jiān)測(cè)管理

基坑工程在施工前需要利用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)出3D可視化模型，通過(guò)模型對(duì)基坑工程中內(nèi)部的維護(hù)結(jié)構(gòu)、外部的施工環(huán)境等進(jìn)行模擬，然后與時(shí)間因素相結(jié)合，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)再現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑工程的監(jiān)測(cè)管理。通過(guò)可視化技術(shù)的監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)基坑工程施工過(guò)程中存在的支護(hù)結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)，并預(yù)測(cè)發(fā)生危險(xiǎn)的位置，從而讓技術(shù)人員結(jié)合基坑的形變趨勢(shì)以及外界諸如建筑物沉降、管道變形等因素，尋找到有效的解決方案，避免安全事故的出現(xiàn)。

通過(guò)使用BIM技術(shù)，對(duì)基坑工程中所有信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成能夠進(jìn)行監(jiān)測(cè)的建筑信息模型，以更為直觀(guān)、可靠的視覺(jué)效果將可能發(fā)生的情況展現(xiàn)出來(lái)。所有部門(mén)的工作人員都可以在模型中看到監(jiān)測(cè)結(jié)果，從而降低了技術(shù)人員展開(kāi)分析和溝通的工作量，讓基坑工程的施工更加高效。

2.2 利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑工程的進(jìn)度管理

基坑工程建設(shè)中，一直以來(lái)都采用CAD圖紙進(jìn)行施工。CAD圖紙能將工程施工的信息參數(shù)展現(xiàn)出來(lái)，但不能把各個(gè)環(huán)節(jié)的施工情況有效銜接在一起，無(wú)法呈現(xiàn)其中存在的沖突等。如果施工人員不能進(jìn)行有效溝通，很容易導(dǎo)致各環(huán)節(jié)出現(xiàn)沖突和矛盾，影響施工進(jìn)展。而使用BIM技術(shù)，可將二維的建筑施工圖紙轉(zhuǎn)換成3D可視化模型，所有施工環(huán)節(jié)都能在模型中得以有效展示，從而使工作人員在模型中發(fā)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的銜接是否存在問(wèn)題，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行合理優(yōu)化，提高工程施工效率。

對(duì)基坑工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，BIM能對(duì)基坑工程中的所有信息進(jìn)行綜合處理，如基坑內(nèi)部設(shè)施、基坑周?chē)h(huán)境、基坑支護(hù)等，形成一系列的平面圖、立體圖等，為基坑工程施工提供合理指導(dǎo)，促進(jìn)基坑施工進(jìn)度的快速達(dá)成。通過(guò)構(gòu)建建筑信息模型，能夠讓圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中存在的缺陷一目了然，從而對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行修正和優(yōu)化，使基坑工程施工得以順利開(kāi)展。

傳統(tǒng)基坑施工需要專(zhuān)業(yè)人員依靠自己多年的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)施工方案，但由于缺少科學(xué)的依據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，所以會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，而且很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)方案中的缺陷，給施工帶來(lái)困擾。使用BIM技術(shù)，可通過(guò)3D模型展現(xiàn)施工方案，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行再現(xiàn)，從而根據(jù)實(shí)際施工情況對(duì)方案進(jìn)行合理優(yōu)化。而且通過(guò)BIM技術(shù)還能有效分析施工現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備安放、場(chǎng)地劃分處理等工作，并進(jìn)行有效規(guī)劃，防止各個(gè)施工環(huán)節(jié)因溝通不暢而出現(xiàn)沖突，提高工程施工效率，避免因物料堆放雜亂而引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題。

2.3 利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑工程的質(zhì)量管理

以往開(kāi)展基坑工程施工前，所使用的圖紙都是設(shè)計(jì)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的。但人的能力是有限的，不可能對(duì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)得面面俱到，一些環(huán)節(jié)出現(xiàn)沖突時(shí)也難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致具體施工時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題難以及時(shí)解決，從而使得工程返工或延期。而利用BIM技術(shù)構(gòu)建3D模型，能將基坑工程施工信息展現(xiàn)出來(lái)，使設(shè)計(jì)圖紙中存在的沖突問(wèn)題及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，保證了施工方案的合理性，并提高了工程施工質(zhì)量。

傳統(tǒng)基坑工程在設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，各個(gè)環(huán)節(jié)的圖紙彼此獨(dú)立，增加了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的內(nèi)容，同時(shí)還要將圖紙分門(mén)別類(lèi)，如分為平面圖、立體圖等。這些圖紙必須由專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，其他工作人員很難看懂圖紙中的內(nèi)容。而采用BIM技術(shù)后，所有設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容可以全部集中在一個(gè)模型內(nèi)，還能自動(dòng)在不同圖紙類(lèi)型中轉(zhuǎn)換。模型內(nèi)所有圖紙類(lèi)別的參數(shù)是一致的，某項(xiàng)內(nèi)容發(fā)生改動(dòng)后，其他類(lèi)別的模型也會(huì)自動(dòng)調(diào)整到相同的內(nèi)容。因此，使用BIM技術(shù)，不僅能降低設(shè)計(jì)工作量，而且能降低對(duì)圖紙的分析難度，保證施工設(shè)計(jì)質(zhì)量。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM可視化技術(shù)也在更新?lián)Q代，融入了很多關(guān)于新材料、新技能的內(nèi)容。在對(duì)基坑工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，這些新的內(nèi)容會(huì)使利用BIM設(shè)計(jì)的施工圖紙更加全面，也讓施工人員能夠及時(shí)了解施工中的變化，從而做出相應(yīng)的施工處理，提升施工質(zhì)量和效率。

2.4 利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑工程的安全管理

基坑工程施工的安全性是非常重要的，與整個(gè)工程的進(jìn)度息息相關(guān)。在傳統(tǒng)基坑工程施工過(guò)程中，由于使用的圖紙只能將工程施工的各項(xiàng)參數(shù)羅列出來(lái)，不能形象地對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行展示，因此，工作人員難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全問(wèn)題。而使用BIM技術(shù)構(gòu)建3D模型，能直觀(guān)地對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的安全隱患，并找到可能發(fā)生危險(xiǎn)的位置，從而結(jié)合預(yù)測(cè)結(jié)果制定可靠的解決措施。在BIM模型中，還能提前做好安全防護(hù)預(yù)案，規(guī)劃好安全逃生路線(xiàn)，一旦發(fā)生事故，能及時(shí)進(jìn)行救援，降低事故所引發(fā)的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2.5 利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑工程的溝通管理

傳統(tǒng)的基坑工程施工中，由于各個(gè)施工環(huán)節(jié)的圖紙是相對(duì)獨(dú)立的，施工人員在工作過(guò)程中難以進(jìn)行及時(shí)的交流和溝通，導(dǎo)致信息共享不及時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)施工沖突或施工錯(cuò)誤，造成返工，延緩施工進(jìn)程。施工過(guò)程中，必須保持良好的溝通，這是防止問(wèn)題發(fā)生的重要保障[4]。但在實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)，由于施工環(huán)節(jié)、人員眾多，而且所需的專(zhuān)業(yè)知識(shí)各不相同，工作強(qiáng)度較大，因此難以保證信息交流的及時(shí)性和有效性。在多數(shù)情況下，溝通是難以協(xié)同的，可能造成圖紙因錯(cuò)誤、漏洞等反復(fù)修改，增加了施工人員的工作量，也可能導(dǎo)致信息不匹配而引發(fā)更多問(wèn)題。

在這樣的情況下，引入BIM技術(shù)非常必要。BIM技術(shù)能將整個(gè)基坑工程的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，生成可視化的3D建筑模型。施工人員和設(shè)計(jì)人員可以直接在模型上進(jìn)行溝通，防止出現(xiàn)因溝通不暢而引發(fā)的問(wèn)題。而且模型中的信息能夠保持一致性，如其中某項(xiàng)內(nèi)容被修改，其他相關(guān)內(nèi)容會(huì)被自動(dòng)調(diào)整，保證了信息的一致性，大大減少了設(shè)計(jì)人員的修改工作量，也能防止因未及時(shí)交流而造成的施工圖紙信息不一致的現(xiàn)象。所以，利用BIM技術(shù)建立模型，既能有效提升工作效率，也能解決溝通困難的問(wèn)題。

2.6 利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑工程的成本管理

任何建筑施工項(xiàng)目都需要考慮施工成本，希望最大程度上節(jié)約成本，以提高生產(chǎn)利潤(rùn)。但很多建筑企業(yè)缺乏有效的成本控制能力，無(wú)法形成可靠的成本控制效果，從而在工程結(jié)算后投入成本加大，影響利潤(rùn)，甚至造成虧損[5]。為了避免這種情況的發(fā)生，需要做好成本控制管理工作。

在基坑工程中引入BIM技術(shù)，可以添加所有的施工經(jīng)濟(jì)成本信息，并在模型中充分顯示，為工作人員對(duì)成本的核算提供便利。而且通過(guò)BIM模型可以及時(shí)更改信息，對(duì)最適宜的施工方式進(jìn)行推演，避免了因溝通不及時(shí)而產(chǎn)生的返工和資源浪費(fèi)，為施工企業(yè)節(jié)約了大量成本。

3 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)能將基坑工程施工的全部信息容納其中，構(gòu)建出可靠的建筑模型，反映施工過(guò)程中存在的各種問(wèn)題并進(jìn)行優(yōu)化，從而保證基坑工程施工的質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]程健.關(guān)于建筑BIM的研究[J].安徽建筑，2013（6）：19-20.

[2]王薇.BIM技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用研究[J].四川建材，2020（2）：88-89.

[3]李國(guó)君.BIM技術(shù)在基坑開(kāi)挖施工安全管理中的應(yīng)用研究[J].散裝水泥，2019（5）：56-57.

[4]王曉斌.BIM可視化技術(shù)在基坑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].居舍，2018（4）：10.

[5]沈亞鵬，嚴(yán)偉.BIM信息可視化技術(shù)在基坑工程中的應(yīng)用[J].改革與開(kāi)放，2018（6）：21-22.