何錦龍，徐超

（南京工程學院建筑工程學院，江蘇 南京 211167）

0 引言

隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，高層住宅、地鐵工程和地下空間發(fā)展迅速。采礦基礎(chǔ)技術(shù)的深度、規(guī)模和數(shù)量日益增加，并向更深方向發(fā)展。 此外，在建筑和人口密集的城市，對基坑建設(shè)的設(shè)計和施工也提出了更高的要求。

1 BIM 技術(shù)特點

1.1 信息集成

BIM 在技術(shù)方面的重要進步和突破是在三維模型中集成工程信息，改變了原有的二維施工模型工作方式。 通過創(chuàng)建覆蓋不同學科的技術(shù)通信信息族庫，建立了完整的三維模型數(shù)據(jù)庫，設(shè)計師可隨時獲取建筑內(nèi)部構(gòu)件的信息，包括材料類型、幾何形狀、空間關(guān)系等。

1.2 工作協(xié)同性

BIM 技術(shù)為參與項目的每個人搭建了一個同步工作的平臺。 建設(shè)單位可以及時提供信息，促進項目各方面的控制， 提高項目的整體效率。 此外，BIM 的三維模型在工作過程中可以有效促進整體結(jié)構(gòu)的規(guī)劃和補充， 在解決專業(yè)之間的沖突與差異時具有突出作用，在施工的進程保障中具有重要意義。

1.3 工作關(guān)聯(lián)性

BIM 工作關(guān)聯(lián)是指在建造或使用三維信息模型過程中，如果部分建筑信息發(fā)生變化，則三維模型可以同步改變， 通過BIM 技術(shù)改變參數(shù)信息或模型， 工作人員不再需要單獨更改圖紙的各個部分。BIM 技術(shù)的工作相關(guān)性使得不同學科之間的聯(lián)系更加緊密，節(jié)省了人力成本。

1.4 工作可視化

BIM 技術(shù)的一個主要特點是視覺化，與傳統(tǒng)的二維CAD 繪圖相比，基于Revit 等軟件的三維模型可以用一個模型來表達多個二維圖形，三維顯示更加直接，也能夠在顯示基本信息的過程中減少信息的多重顯示和交叉?zhèn)鬏?，降低信息風險，同時能夠更加直觀高效地進行模型呈現(xiàn)。

2 基于BIM 的實時施工模擬

2.1 實時施工模型

實時施工模型是一個三維模型，用于根據(jù)實際施工進度模擬各種參數(shù)。在規(guī)劃階段建立的最初三點模式為實時建筑模式奠定了基礎(chǔ)，但是必須根據(jù)實際施工進度不斷更新該模型。實時模型的主要特點是模型中包含的信息隨著設(shè)計而增加，模型本身也在不斷更新，它能準確反映各階段施工的實際情況，有利于工程的動態(tài)控制。

2.2 實時施工模型的自動創(chuàng)建方法

在實時施工模型的創(chuàng)建過程中，由于技術(shù)的局限性需要結(jié)合實地情況進行數(shù)據(jù)的更新和核實。建立人工模型需要更多的工作人員和時間，因此其可行性很低。利用自動圖像識別和匹配技術(shù)自動生成實時參數(shù)的技術(shù)， 以及自動轉(zhuǎn)換對象的屬性為數(shù)組，大大提高了模型的實時自動化，如圖1 所示，它是根據(jù)處于特定狀態(tài)的原始內(nèi)容進行對應內(nèi)容創(chuàng)建， 以程序內(nèi)定的模式從數(shù)據(jù)采集到實時BIM 的建立進行模擬和創(chuàng)建。

圖1 實時施工模型自動創(chuàng)建框架

3 工程應用實例

3.1 工程概況

該工程位于武漢市洪山區(qū)紅旗路南，解放路西，建筑總用地面積約為11 027 m2， 底邊線周長約為390 m。 場區(qū)地形較平坦，地面標高約3.50～6.00 m，基底標高為－12.8～－15.3 m， 基坑深度約 19～21 m，本次施工結(jié)合周邊環(huán)境以及基坑的地質(zhì)情況，施工過程中擬采用基礎(chǔ)類型作為樁基礎(chǔ)， 基礎(chǔ)埋深約7.2 m[1]。 西側(cè)采用雙排PRC 煙囪支護，東測采用懸臂VR 瓷垛支護形式，Keller 通道基礦采用CPC 煙囪+鋼管支護形式。

3.2 BIM 模型建立

通過對各種建模和設(shè)計仿真軟件進行比較分析，NavisWorks 和Revit 軟件之間的信息具有良好的互操作性。 該工程使用核心建模軟件Revit 用于板的基本建模， 該方法是參照Autodesk 公司的BIM 解決方案，NavisWorks 用于板的基本建模使用三維設(shè)計仿真[2]。

（1）創(chuàng)建標高軸網(wǎng):在建筑設(shè)計過程中標高軸網(wǎng)在定位過程中具有重要意義。 根據(jù)施工情況不同，標高軸網(wǎng)的制作方法也有所變化。 由于該工程基坑面積大，因而標高軸網(wǎng)的設(shè)計和使用比較復雜，選擇先進行CAD 圖的整理然后進行導入的方法進行設(shè)計。

（2）創(chuàng)建圍護樁：該工程的支護樁采用獨立建制的混合配筋（PRC 樁）。 基于不同的地質(zhì)條件，分為十二個不同的剖面， 由于PRC 樁的高度和樁頂樁底標的高度不一樣， 因此建立了12 種不同類型的PRC。

（3）創(chuàng)建內(nèi)支撐、冠梁、連梁：在進行鋼管內(nèi)置的構(gòu)建過程中可以通過自建族和族文件混凝土借助輻射單元進行模具繪制、冠束和耦合束，并可編輯其類型參數(shù)。

（4）創(chuàng)建混凝土墊層和底板：可以根據(jù)底板和墊層選擇結(jié)構(gòu)族，根據(jù)底板結(jié)構(gòu)層的形式進行加墊層，改變裝潢參數(shù)，材料全部采用混凝土澆筑。

（5）創(chuàng)建地質(zhì)地層:由于采用的Revit 模式在創(chuàng)建地質(zhì)底層特殊結(jié)構(gòu)過程中缺少相應的組建，可根據(jù)結(jié)構(gòu)層功能集合樓層建筑的高度和厚度等要求進行模擬，對土層c 值、φ 值、E 值等關(guān)鍵值進行添加補充。

3.3 施工模擬

該工程整體施工順序為： 地形平衡、 定位及順序、鋼管堆放、地漏、錨索、錨桿、混凝土灑水面按換填面交替施工， 上一層挖空后， 下部結(jié)構(gòu)和巖石開挖。為了優(yōu)化工藝，節(jié)省施工時間，減少放空過程，應注重放空過程施工的連續(xù)性。 為保證混凝土必要的硬化時間，采用了分層、臺階交叉的過程。 通過調(diào)整進度計劃進行三維施工模擬， 合理調(diào)整施工方案[3]。第一層第三段地面開挖時，第一段施工面層可同時進行施工。第一段表層和第二段腰梁梁施工階段是為了形成一個適當?shù)闹丿B過程（圖2）。 圖3 為開挖后的邊坡處理。

圖2 基坑工程開挖支護動畫

圖3 基坑工程收坡施工動畫

4 結(jié)語

通過對武漢某工程基坑構(gòu)建中BIM 技術(shù)的使用進行研究， 探討了BIM 在當前技術(shù)要求下進行基坑施工的可行性以及優(yōu)勢， 得出BIM 技術(shù)在進行工程進度的整體控制和信息管理過程中有較大優(yōu)勢。 但同時需要注意的是， 我國BIM 技術(shù)起步晚，應用范圍比較局限，需要廣大從業(yè)人員在實際工作中不斷應用和學習，以盡快發(fā)展深基坑施工技術(shù)全生命周期的項目管理。