覃淼平

基于BIM技術(shù)的基坑監(jiān)測應(yīng)用研究

覃淼平

現(xiàn)在我國的工程建設(shè)發(fā)展速度在不斷加快，城市深部地下空間開發(fā)的進程也在全面推進，我國的深基坑工程發(fā)展無論是在理論研究方面還是在工程經(jīng)驗方面都遇到了各種新的挑戰(zhàn)。基坑監(jiān)測作為基坑工程的重要內(nèi)容之一，在基坑施工過程中可以全面并且系統(tǒng)地檢測基坑支護結(jié)構(gòu)以及周圍環(huán)境，對工程的情況有更加全面的了解，為施工的順利安全進行打下良好基礎(chǔ)。

一、關(guān)于BIM技術(shù)的功能分析

在基坑監(jiān)測工作中運用BIM技術(shù)是非常有益的事情，也是很值得推廣的。因為該技術(shù)在基坑監(jiān)測中的應(yīng)用可以不斷提升工程施工的可視化程度，幫助操作人員對整個過程有更加直觀的把握，工程效率可以得到全面提高，也會促使工程的管理工作比之前更為精細(xì)，現(xiàn)場返工的幾率就會不斷減小，我們的成本自然會得到節(jié)約。

此外，BIM技術(shù)還有許多其他的功能，比如，場景漫游、實時監(jiān)控、空間量測、分析報警、歷史數(shù)據(jù)查詢等等，下面我們一一介紹。

第一，場景漫游。自定義路徑同時還以飛行的第一人稱視角在整個三維場景中進行漫游瀏覽，這樣就可以對整個工程有直觀且系統(tǒng)性的把握，空間的位置情況也可以全面掌握。第二，施工模擬。以多平臺協(xié)作的方式，模擬基坑結(jié)構(gòu)變形、周邊地面沉降情況、周邊建筑物的沉降傾斜等檢測數(shù)據(jù)并且還可以進行應(yīng)用仿真。第三，實時監(jiān)控。按照工作的實際需要，可以對地面、地下作業(yè)面的相關(guān)情況進行實時查看。第四，空間量測。可以提供面積、長度、空間長度等數(shù)據(jù)，獲取坐標(biāo)和輸出標(biāo)高，并且按照具體的需要提供地面沉降量的統(tǒng)計等功能。第五，分析報警。對監(jiān)測的變形數(shù)據(jù)進行全面分析，如果工作人員所監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以達(dá)到某一警戒值，就可以在第一時間發(fā)出相關(guān)警報。第六，歷史數(shù)據(jù)的查詢。將結(jié)構(gòu)變形、管線變形、周邊地面沉降形態(tài)以及周邊重要建筑物的沉降傾斜等監(jiān)測數(shù)據(jù)沿著時間軸全面展現(xiàn)出來，這時人們就可以非常便捷地查看任意時間和地點的信息數(shù)據(jù)。

二、關(guān)于基坑監(jiān)測的重要性分析

1.基坑監(jiān)測技術(shù)分析

基坑監(jiān)測技術(shù)具體是指基坑在開挖施工過程中，工作人員運用科學(xué)的方法對周圍環(huán)境的動態(tài)變化做綜合性的監(jiān)測。接著會將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)、工程情況以及預(yù)期的性狀等展開比較，對設(shè)計施工方案進行全面判斷，若方案中存在缺陷和問題，就可以進行合理的修改。并且，還可以對后續(xù)的施工提供合理的建議，根據(jù)現(xiàn)在的情況預(yù)測接下來將要發(fā)生的新行為和新情況，對有可能出現(xiàn)的工程險情做出相應(yīng)的預(yù)報。相關(guān)技術(shù)人員一旦發(fā)現(xiàn)危險的情況，就要馬上采取相應(yīng)的措施，保證人們的生命財產(chǎn)安全可以得到保障。

2.基坑監(jiān)測的作用分析

巖土體有自己的特點，如各向異性、非均質(zhì)、不連續(xù)等，這些工程性質(zhì)是導(dǎo)致我們預(yù)測工程變化困難的重要內(nèi)容和因素，因此，工程中結(jié)合理論對巖土體進行持續(xù)性監(jiān)測非常有必要?；颖O(jiān)測的作用和目的就在于可以幫助工作人員得到基坑沉降和水平位移、土體變化、地下水位變化等多種變形參數(shù)，然后在這些參數(shù)的基礎(chǔ)上觀察他們的規(guī)律?；庸こ虝χ苓叺沫h(huán)境造成很嚴(yán)重的影響，我們通過基坑監(jiān)測分析得到的實時數(shù)據(jù)規(guī)律，可以幫助我們更加合理地對工程是不是發(fā)生了異常情況進行準(zhǔn)確的判斷，并且還為工作人員后期采取必要的預(yù)防措施帶來便利。若工作人員在監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)了異常情況，就應(yīng)該及時地向監(jiān)理和設(shè)計單位匯報，并和其進行全面交流，進而得出更為合理的處理方案，為工程的安全順利進行做好鋪墊。

三、基于BIM技術(shù)的基坑監(jiān)測應(yīng)用實例分析

1.工程的基本信息

某地的甲項目，工程中基坑是矩形，長軸方向是北東-南西方向，長度為80m，寬度是70m，坑深為32.5m，整個基坑共有地下6層，對項目的設(shè)計開挖要求是單層開挖要小于5m，地上的周遭都是市政道路，與此同時左邊是建的雙線單洞隧道，全長是780m，寬度約為22.8m，基坑開挖完成之后西側(cè)最底面間距雙線軌道頂以及側(cè)面的最短距離一定要在10m以內(nèi)。并且，基坑的左側(cè)在之前已經(jīng)挖了一個基坑邊坡，換句話說，此項工程的開挖是可以對下面已經(jīng)有的隧道以及左邊已經(jīng)開挖的基坑都造成很大影響的，并且這種影響是相互的，這些已經(jīng)存在的隧道和基坑也會影響到此項工程開挖的穩(wěn)定性以及安全。因此，在施工過程中運用BIM技術(shù)可以對基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)進行明確的分析，并且還會對施工過程進行模擬，對可能出現(xiàn)的危險展開判斷，進而能夠為施工提供非常合理且可靠的參數(shù)依據(jù)。

2.建立模型

將全站儀測量坐標(biāo)點導(dǎo)成txt文件，用REVIT讀取坐標(biāo)點文件，通過場地選項建立地表模型，按照基坑的信息在二維圖形中找出基坑的位置，用建筑地坪命令，設(shè)置標(biāo)高為負(fù)值的方法創(chuàng)建出基坑模型，基坑模型效果如下圖。

基坑模型效果圖

以體量功能為工具建立隧道和已有邊坡的模型，基坑內(nèi)的土方是可以以樓板或者是體量為工具逐步建立起來，將材料的屬性設(shè)置為砂巖，用和挖方相反的順序建立起土方，然后按照從第6層到第1層的順序建立起來。為了在施工過程中達(dá)到和原有地面能夠保持一致的目的，第1層土方是要隨著坡度而進行適當(dāng)?shù)募訙p的，接著用樓板命令建立第1層和實際地面相差的部分。市政道路實際上是由樓板屬性建立起來的，設(shè)置的樓板的標(biāo)高要比地面低，但是一定要適當(dāng)，不能過分，同時還要設(shè)置材料是柏油路或者廣場磚。如果我們在操作的過程中發(fā)現(xiàn)REVIT自帶材質(zhì)庫本身的材質(zhì)很少，我們是可以選擇在網(wǎng)上下載一些自己所需要的材質(zhì)庫的。建立好模型之后，構(gòu)建的類別、材料的性質(zhì)等信息都是需要一一補充的，例如，砂土層的重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力以及支護樁的混凝土標(biāo)號等。接著還要將模型導(dǎo)出為結(jié)構(gòu)計算軟件要求的格式文件，導(dǎo)入有限元分析軟ANSYS。通過這樣的設(shè)置，工作人員就可以簡便、準(zhǔn)確地分析基坑、隧道和周邊地面的變形、支護受力以及穩(wěn)定性等等。除此之外，還可以通過人為干預(yù)修改軟件功能確定可能引發(fā)的錯誤，將計算信息反饋到BIM中就可以直觀地觀察變形情況。

3.工程項目分析

因為地區(qū)底層是傾斜成層分布的，因此基坑的應(yīng)力并不是水平的分布著的，要根據(jù)傾斜地層進行計算，計算量不只是大，最重要的是還復(fù)雜，建立傾斜地層模型就可以非常準(zhǔn)確地對受力情況還原，受力和變形情況也能快速計算出來。因為此項工程項目是有隧道存在的，所以工程在設(shè)計之初做了退界處理，在基坑的南北兩側(cè)都運用了肋柱式錨桿擋墻支護，由于東面和市政管道挨的比較近，因此不能實施放坡開挖，擬采用帶有預(yù)應(yīng)力錨索的樁板擋土墻進行支護， 西側(cè)會設(shè)有抗滑樁，因為這邊存在已開挖基坑，邊坡處出現(xiàn)滑動的可能性比較大。工程采用C30混凝土，HRB400熱軋鋼筋。

通過這一系列的分析，我們可以看出，以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)建立的模型進行有限元分析，可以為基坑的設(shè)計工作提供可靠性非常強的資料，建立的三維模型可以將已經(jīng)滿足規(guī)范要求但是看上去不能接受的變形全方位展現(xiàn)出來，在整個設(shè)計環(huán)節(jié)我們就可以對其進行充分全面的考慮。在施工過程中，我們要將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時地提交給技術(shù)人員，然后再通過BIM進行精細(xì)的計算與分析，按照已有規(guī)律預(yù)測可能發(fā)生的情況。監(jiān)測數(shù)據(jù)一定要是真實有效且可靠的，以實際的監(jiān)測為基本標(biāo)準(zhǔn)，沒有特殊情況不允許進行更改。除此之外，還要設(shè)定警戒值，包括變形、內(nèi)力及其變化速率。

四、結(jié)語

就現(xiàn)在的發(fā)展趨勢而言，二十一世紀(jì)必然是地下空間開發(fā)的世紀(jì)，基坑的發(fā)展也會逐步走向更大、更深的發(fā)展。這就從宏觀角度告誡我們，基坑工程這一實踐性學(xué)科需要不斷突破，現(xiàn)在BIM技術(shù)和基坑監(jiān)測的全面結(jié)合，將會對施工和反饋設(shè)計帶來非常好的指導(dǎo)，全面推動我國這兩項技術(shù)的應(yīng)用與推廣，同時水平也會有更大程度上的提升，為滿足我們的實際工作需求打下良好的基礎(chǔ)。

（作者單位：廣西建工集團聯(lián)合建設(shè)有限公司）