实例解析BIM技术在深基坑工程中的应用
发布时间：2022-04-25
随着国内超高层建筑的迅猛发展，深基坑工程的规模和深度在不断扩大，而基坑坍塌等安全事故的频发，对基坑工程的设计和施工提出了更高的要求。BIM技术作为建筑行业新兴的技术手段也被逐渐应用于各个领域。本文以某项目深基坑为例，使用Revit建立基坑支护三维模型，进行结构碰撞检查、施工过程模拟以及安全监测，用于指导现场的施工，并总结了BIM技术在深基坑工程应用过程中产生的问题及原因，同时对BIM技术在深基坑领域应用的发展做出展望。
随着超高层建筑在国内的大规模兴建，地下空间的开发和利用也在不断增加和扩大，开挖深度超过10m的深基坑工程不断涌现，大多数深基坑工程都集中在建筑物和人口相对密集的市区，施工场地狭小，施工条件复杂。因此，优化深基坑工程中支护体系的设计和施工，保证项目实施的安全，已经逐步成为项目实施的关键。
深基坑工程涉及专业面广，施工条件复杂多变，且深基坑监测受地质和气候条件、场地大小、地下条件等因素影响较大。因此，深基坑工程需要进行科学的规划设计，合理的施工组织，健全的系统监测。将BIM技术应用于深基坑工程中，通过参数化建模和项目相关的信息进行整合，在Revit中建立深基坑工程安全监测模型，实现深基坑工程施工安全动态警示化监测，从而确保工程安全，提高工程质量。
某项目包含两栋45层高层、一栋39层高层住宅，总建筑面积11.3万平方米，建设内容涵盖高层住宅、商业、学校、地下车库等。
(1) 该项目有两层地下室，坑内设有格构柱换撑体系，与结构楼板相连处施工处理、土方开挖方式的选择、底板防渗漏等是本项目的重难点;
(2) 板与支护桩边缘重叠，该处施工面狭小，给基础施工带来困难;
(3) 地下室底板面积大，且处于淤泥质粉土层，电梯井及集水井处的土方开挖是安全管理的重点。
为保证现场实际施工质量和安全的需要，本项目使用BIM技术，在前期策划阶段充分考虑结构的合理性，进行施工组织设计和模拟，并且在施工过程中对基坑安全进行监测。
基坑阶段的结构碰撞检查重点在于基坑围护体系、主体和换撑体系三者间的碰撞，通过碰撞检查筛选出格构柱与柱墙梁间距小于20mm的点位共3个。
通过Revit三维可视化，检查各支撑体系的结构合理性，结合支撑围护结构、主体以及换撑模型进行检查，分析结构不合理之处，在设计阶段进行消除。
(1)土方开挖：基坑阶段与其他分项工程最大的区别就在于土方开挖。受周边环境、场地、竖向和水平支撑体系的限制，土方开挖方案是前期进行基坑设计需要重视的问题，如出土口、车道的设计、土方开挖顺序等。
前期对项目场地进行踏勘，由于本项目基坑阶段开挖深度较深，底板面积大，采用盆式开挖法，分区域分层开挖，建立三维模型，对各阶段工况进行模拟，能够将施工方案充分展现，从而增强沟通效率。
基于支撑围护体系和主体BIM模型，结合各阶段的施工工序，通过施工机械的摆放、施工操作、以及车辆的行进路线模拟来明确现场机械使用情况。
本项目深基坑开挖深度超过10m，属于危险性较大的分部分项工程。基坑支护工程的不可预见因素很多，设计和施工应考虑的首要问题是确保基坑支护本身及周边环境的安全，利用BIM技术的工作协同、施工模拟性、参数信息化等特点，可以实现在基坑监测过程中准确快速地识别变形敏感点和危险点，直接的展现基坑变形的细微程度，从而有效预防深基坑工程施工过程中的安全事故。
(1) 监测点位布置：在基坑施工阶段按照监测方案中的监测要求和检测类型，建立深基坑监测点位BIM模型，根据模型定位点，布置相对应的传感器，通过第三方软件接口，按照监测频次传至安全监测系统平台，平台对数据进行整合后，再将统计数据反映至Revit模型中，以直观的形式来表现安全监测的过程。
(2) 数据采集：基坑变化是一个渐变的过程，短时间内变化不明显，传统以人为肉眼测量，监测效果不佳，利用传感器进行监测可以准确快速地识别变形敏感点和危险点，直接的展现基坑变形的细微程度，从而有效预防深基坑施工过程中的安全事故。
(3)数据整合：定期采集数据，通过各类传感器传递至第三方接口，再经过安全监测系统平台的分析和统计，形成数据总结。
(4) 与BIM模型相关联：通过上述数据采集，有针对性的对不同位置设置地下水位监测、立柱桩沉降、支撑梁内力、基坑位移、支护桩内力、周围建筑物沉降观测点等，将上述点位监测数据通过基于Revit的二次开发，与Revit中三维模型的颜色实时关联，利用Revit三维可视化直观反映基坑工程监测的安全预警部位。
在Revit中对监测点部位单独增加参数，设置预警值和报警值，在预警值以下范围呈现绿色，预警值和报警值之间呈现橙色，超过报警值则为红色，并设置警报提醒。
基坑施工过程中，只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行全方位的监测，才能对基坑工程的安全性和周围环境的影响程度进行全面的把控，在出现紧急情况时及时反馈，采取必要的紧急措施，根据实际情况调整施工工艺和设计参数，来保证深基坑工程的安全进行。
深基坑工程的安全性和经济性一直是建设方和工程技术人员在不断追求二者之间的平衡，进行合理的基坑设计和施工来保证深基坑工程安全和质量。在此期间，大量的基坑工程实践经验为基坑监测提供了数据支持;另一方面，通过基坑监测积累的数据又为基坑优化设计提供了有效保证，使基坑设计方案能够在保证基坑工程安全的前提下具有良好的经济性。
在深基坑工程中运用BIM技术，通过三维模型，利用BIM技术的信息集成、工作相关联等特点，充分发挥三维可视化、协同工作、资源分享等方面的优势，加强项目建设过程中信息的创建、管理和共享，从而提高沟通效率，加强对安全和质量的控制，进一步促进未来基坑工程信息化设计和施工的发展。
以上就是BIM技术在深基坑工程中的应用，不知道大家有没有学会呢?希望以上知识对各位的工作和学习有所帮助，起到参考作用。
