張靜

摘 ? ?要：近年來，城市的交通和空間壓力不斷增大，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，大力發(fā)展地下交通和空間的建設(shè)變得十分必要和緊迫。深基坑是指開挖深度超過5m（含5m），或深度雖未超過5m，但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及地下管線特別復(fù)雜的工程，通常來說施工區(qū)域都非常狹窄。隨著BIM技術(shù)的出現(xiàn)，如何將BIM技術(shù)應(yīng)用到深基坑施工中是很有必要去研究的，這將極大地推動(dòng)深基坑施工進(jìn)程的順利進(jìn)行。文中介紹了BIM技術(shù)極其特點(diǎn)，分析了BIM技術(shù)在深基坑施工中的優(yōu)勢，并建立了基于BIM的深基坑優(yōu)化模型，將BIM技術(shù)應(yīng)用到深基坑施工中。驗(yàn)證了BIM技術(shù)在深基坑施工中的有效性和實(shí)用性，為深基坑施工提供了新的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);深基坑施工;施工階段;應(yīng)用

1 ? 引言

近年來，深基坑工程的形態(tài)、功能和規(guī)模變得越來越繁雜，從而加劇了深基坑的施工難度和危險(xiǎn)性。傳統(tǒng)的深基坑技術(shù)和施工模式已無法滿足當(dāng)下高度復(fù)雜化的深基坑工程建設(shè)。隨著建筑信息模型（BIM）技術(shù)的出現(xiàn)，它為建筑行業(yè)提供了一種數(shù)字化且統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的信息表達(dá)方式，也給工程實(shí)施產(chǎn)生了巨大的影響。在深基坑施工過程中，BIM技術(shù)應(yīng)用到工程的許多方面，工程施工效率大大提高。用BIM技術(shù)去輔助深基坑工程施工，可以使施工過程更加高效進(jìn)行。文章對比了基于BIM技術(shù)的施工方案和傳統(tǒng)方案，研究BIM技術(shù)的基本概念和技術(shù)優(yōu)勢，分析了將BIM技術(shù)應(yīng)用于深基坑施工的意義，通過建立深基坑BIM模型，研究具體應(yīng)用和優(yōu)化流程。最后驗(yàn)正了BIM的實(shí)用性。

2 ?BIM技術(shù)的深基坑施工階段的應(yīng)用研究

2.1 ?深基坑工程的概念

根據(jù)中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2009年發(fā)布《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》中的附屬文件，深基坑工程為：（1）開挖深度超過5m（含5m）的基坑（槽）的土方開挖、支護(hù)、降水工程。（2）開挖深度雖未超過5m，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜，或影響毗鄰建筑（構(gòu)筑）物安全的基坑（槽）的土方開挖、支護(hù)、降水工程[2]。

2.2 ?BIM技術(shù)的概念

建筑信息模型（BIM）被定義為：應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)創(chuàng)建了一個(gè)對設(shè)施所有的物理和功能特性及其相關(guān)項(xiàng)目生命周期的可運(yùn)算的表達(dá)建筑信息模型，并在設(shè)施的擁有人和管理運(yùn)行人員對設(shè)施在整個(gè)生命周期進(jìn)行使用和維護(hù)，作為一個(gè)信息的儲(chǔ)存庫[3]。

2.3 ?BIM技術(shù)特點(diǎn)

BIM是基于建筑工程項(xiàng)目所有相關(guān)信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立的，在BIM系列軟件組成的概念生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行虛擬建筑信息模型的操作和生成。其特點(diǎn)包括：

（1）操作的可視化（Visualization）。

（2）信息的完備性（Completeness）。

（3）信息的協(xié)調(diào)性（Coordination）。

（4）信息的互用性（Interoperability）

基于建筑信息模型技術(shù)這四個(gè)特點(diǎn)，基于BIM技術(shù)的模式將成為未來建筑行業(yè)發(fā)展的新模式。

2.4 ?深基坑施工優(yōu)化

施工現(xiàn)場布置是貫穿整個(gè)施工過程的重要工作。在深基坑施工現(xiàn)場，施工環(huán)境復(fù)雜且場地有限，需要高效的施工現(xiàn)場布置，確?；邮┕た焖龠M(jìn)行，而BIM技術(shù)為深基坑施工現(xiàn)場布置提供了新的方案。

2.4.1 ?深基坑施工現(xiàn)場的主要信息

深基坑施工現(xiàn)場布置需要準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)，具體如表1所示。

2.4.2 ?導(dǎo)入BIM模型信息

BIM模型是考慮到成本和運(yùn)輸效率等方面信息的一個(gè)全信息集合體，因此只需提取對應(yīng)的信息參數(shù)，以滿足施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)需求。基于BIM技術(shù)的深基坑施工現(xiàn)場布置結(jié)合了等面積和非等面積研究的優(yōu)勢，在方案設(shè)計(jì)過程中考慮了設(shè)施的面積約束，降低了算法的復(fù)雜度。

2.4.3 ?BIM數(shù)學(xué)模型建立

基于臨時(shí)設(shè)施成本、施工材料的重復(fù)運(yùn)輸成本、人員的移動(dòng)成本，運(yùn)輸距離和運(yùn)輸時(shí)間等因素，可以構(gòu)建出多目標(biāo)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型。

對于構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型，確定施工現(xiàn)場設(shè)施的位置后，設(shè)施間的運(yùn)輸距離成為定值。因此，將多個(gè)施工現(xiàn)場方案的參數(shù)值導(dǎo)入數(shù)學(xué)模型，選取其中計(jì)算出的最小值方案。

2.4.5 ?基于BIM的優(yōu)化框架

在基于建筑信息模型的現(xiàn)場布置優(yōu)化過程，主要應(yīng)用步驟為：

（1）用軟件建立施工現(xiàn)場設(shè)施布置建筑信息模型。

（2）設(shè)置碰撞檢測條件，并進(jìn)行碰撞檢測測試。

（3）若碰撞檢測出現(xiàn)問題，對建筑信息模型重新修改，然后進(jìn)行RCTG提取。

（4）將提取的RCTG數(shù)據(jù)和工程量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換格式，用于多目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算。

（5）在計(jì)算結(jié)果有解的情況下，直接對結(jié)果進(jìn)行分析，確定最終的方案。

3 ?結(jié)論

本文重點(diǎn)匯總了當(dāng)BIM技術(shù)應(yīng)用于深基坑施工階段時(shí)的信息，分析并簡化了優(yōu)化目標(biāo)，提取出了相對位置關(guān)系。經(jīng)過對比分析，建立目標(biāo)函數(shù)及其優(yōu)化框架。分析了BIM技術(shù)在深基坑施工過程的具體應(yīng)用。本文結(jié)合傳統(tǒng)進(jìn)度計(jì)劃編制方法，討論了BIM在深基坑工程施工過程與施工進(jìn)度計(jì)劃編制所起到的主要作用。BIM技術(shù)能夠在深基坑施工的各階段有效輔助施工進(jìn)度。而且BIM技術(shù)建模功能強(qiáng)大，可直觀模擬深基坑工程施工信息?？梢钥s短施工消耗時(shí)間，提高工作效率。BIM技術(shù)可以對施工環(huán)境真實(shí)模擬減少了施工過程中不必要的設(shè)計(jì)變更，也可以提前發(fā)現(xiàn)未實(shí)施項(xiàng)目的計(jì)劃缺陷，確保深基坑施工過程順利進(jìn)行。因此，BIM技術(shù)引導(dǎo)著未來的深基坑施工的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張志.基于BIM信息化技術(shù)的施工場地布置與優(yōu)化[J].天津建設(shè)科技，2017（1）：34～36.

[2] 蘇相崗，吳泓康.BIM技術(shù)在施工方案優(yōu)化中的應(yīng)用研究[J].建材世界，2016（2）：67～71.

[3] 何建軍，王碩，姚守儼.基坑工程BIM應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2016（6）：55～59.