徐財(cái)門(mén) 李 斌 秦思遠(yuǎn) 辛公鋒 張家寶 王安濤 余佳興

(1.青島市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，山東 青島 266000；2.山東高速工程檢測(cè)有限公司，山東 濟(jì)南 250000； 3.山東科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，山東 青島 266590)

近年來(lái)，在政府、住建部的大力推動(dòng)下，我國(guó)BIM技術(shù)發(fā)展已進(jìn)入快速發(fā)展階段，特別是在房屋建筑工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但在巖土工程、地下空間領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于初級(jí)探索階段，將BIM技術(shù)引入到深基坑工程，特別是復(fù)雜的深大基坑項(xiàng)目，有利于實(shí)現(xiàn)工程信息共享，提高協(xié)同工作效率，減少施工中出現(xiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題。雖然Revit軟件在創(chuàng)建BIM模型方面有著廣泛應(yīng)用，但由于深基坑工程項(xiàng)目比較復(fù)雜，圍護(hù)形式多樣，深基坑支護(hù)模型建模的難度仍比較大。

袁志華[1]基于Revit軟件講述了深基坑工程建模的必要性、建模前人員設(shè)備的準(zhǔn)備及詳細(xì)的建模過(guò)程，但像深基坑這種大體量工程要進(jìn)行建模前目標(biāo)、深度的總體規(guī)劃。地形模型也是深基坑模型必不可少的一部分，將地形模型和支護(hù)模型組合展示，模型會(huì)更加形象、真實(shí)，而建模規(guī)劃師通常忽略地形模型的重要性。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文結(jié)合某基坑工程實(shí)例，分析Revit軟件在創(chuàng)建深基坑BIM模型方面的優(yōu)勢(shì)，講述建模前的規(guī)劃工作及支護(hù)模型和地形模型的創(chuàng)建過(guò)程。

1 BIM建模軟件分析

BIM技術(shù)是以建設(shè)工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息、數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行多維信息模型的創(chuàng)建，使之在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮效用[2]，解決項(xiàng)目可能存在的問(wèn)題，并且能夠提供項(xiàng)目分析數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)多方面來(lái)提高管理效率。可視化、數(shù)據(jù)集成化的多維建筑信息模型是BIM技術(shù)應(yīng)用的最重要的前提，能夠?qū)⒍S設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型，從進(jìn)度、質(zhì)量、成本多維度去解決施工中的難題。目前市場(chǎng)上的建模軟件有Revit,Bentley,ArchiCAD,CATIA，具體功能分析詳見(jiàn)表1。

表1 常用的BIM建模軟件特點(diǎn)分析

在深基坑支護(hù)工程中，錨桿、錨索等構(gòu)件數(shù)量多、交錯(cuò)布置，尤其是在支護(hù)結(jié)構(gòu)變形處容易發(fā)生交叉、碰撞，而Revit軟件自帶的碰撞檢測(cè)功能，不需要再借助其他軟件。Revit的族構(gòu)件參數(shù)化程度高且豐富多樣，為模型的建立提供便捷，節(jié)省建模時(shí)間，也使得Revit模型更加形象逼真。Revit開(kāi)放性、兼容性高，可根據(jù)Revit API接口進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，提高深基坑工程的建模效率。因此，Revit更適用于深基坑工程支護(hù)模型的創(chuàng)建。

2 工程特點(diǎn)

本工程基坑支護(hù)的對(duì)象為青島市梅嶺路地下通道的地鐵上方疊合區(qū)域?；娱L(zhǎng)約65 m，寬27 m～43 m,基坑深度為8.0 m～8.5 m?；拥闹ёo(hù)形式：西側(cè)采用鉆孔樁+旋噴止水帷幕+錨索的形式，中部地鐵隧道上方采用放坡+錨噴的形式，東側(cè)采用鋼管樁垂直支護(hù)。本基坑位于建筑物已建成區(qū)，南北兩側(cè)各有新建的高層建筑，西側(cè)緊鄰交通繁忙的深圳路，正下方有地鐵二號(hào)線穿過(guò)，同時(shí)周邊分布著大量的給水、熱力、電力、通信管線。

3 建模前期規(guī)劃

由于深基坑工程體量較大，因此建模前要進(jìn)行建?？傮w規(guī)劃，具體內(nèi)容包括建模目標(biāo)、模型深度、模型拆分等。

1)建模目標(biāo)。模型創(chuàng)建前，要確定建模目標(biāo)，建模目標(biāo)是指模型在應(yīng)用時(shí)要實(shí)現(xiàn)的功能，依據(jù)建模目標(biāo)決定創(chuàng)建深基坑模型所要采用的軟件和方法?；谏罨覤IM模型能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目的施工模擬、構(gòu)件之間的碰撞檢測(cè)、工程量計(jì)算、施工現(xiàn)場(chǎng)管理等功能。

2)模型深度。在BIM技術(shù)中，項(xiàng)目需求決定了模型深度。根據(jù)項(xiàng)目需求不同，建筑構(gòu)件宜分別選用不同等級(jí)的信息粒度和建模精度。

3)模型拆分。模型拆分是按專業(yè)、樓層等分類方法分文件建模。在Revit軟件中，最常見(jiàn)的拆分方法是按專業(yè)拆分，即分成建筑、結(jié)構(gòu)、幕墻、電氣、暖通等幾部分建模。本次案例將拆分成地形表面和邊坡支護(hù)兩部分進(jìn)行建模。

4 模型的建立

4.1 整理和導(dǎo)入圖紙

在建模之前，通常將已設(shè)計(jì)完成的CAD圖紙導(dǎo)入到Revit項(xiàng)目文件中，作為底圖來(lái)輔助建模，能夠節(jié)省部分時(shí)間，提高建模效率。由于深基坑項(xiàng)目的CAD圖紙比較復(fù)雜，構(gòu)件、文字說(shuō)明、尺寸標(biāo)注等內(nèi)容較繁瑣，在Revit建模過(guò)程中會(huì)降低計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度，影響建模效率。因此在導(dǎo)入前，要對(duì)深基坑的CAD圖紙進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，刪除模型建立中不必要的線段、文字、符號(hào)。

在Revit軟件中，導(dǎo)入CAD圖紙有直接導(dǎo)入和鏈接導(dǎo)入兩種操作方式。若設(shè)計(jì)圖紙已經(jīng)完全交付，不再發(fā)生改動(dòng)，可選擇直接導(dǎo)入的方式。否則，采用鏈接導(dǎo)入。采用鏈接導(dǎo)入時(shí)，Revit文件中的圖紙會(huì)隨著源文件的修改而變動(dòng)，若源文件被刪除或變更位置，Revit文件中的該圖紙也會(huì)丟失。在本案例中，由于深基坑工程的設(shè)計(jì)圖紙已經(jīng)完全交付，不會(huì)發(fā)生改動(dòng)，因此將圖紙直接導(dǎo)入到項(xiàng)目文件中，導(dǎo)入進(jìn)來(lái)后，還需要對(duì)導(dǎo)入單位、定位方式、放置標(biāo)高等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，導(dǎo)入CAD的過(guò)程如圖1所示。

4.2 繪制標(biāo)高和軸網(wǎng)

標(biāo)高、軸網(wǎng)放置的準(zhǔn)確性決定了模型創(chuàng)建的正確與否。標(biāo)高在Revit的立面圖中繪制，軸網(wǎng)在平面圖上繪制，可以逐根繪制，也可以通過(guò)拾取連接圖紙中線的方法繪制，后者效率更高且不容易出錯(cuò)。繪制完成后務(wù)必將標(biāo)高、軸網(wǎng)鎖定，以防止被移動(dòng)，影響了模型的準(zhǔn)確性。

4.3 繪制地形表面

建立深基坑場(chǎng)地模型時(shí)，可以通過(guò)放置點(diǎn)和導(dǎo)入創(chuàng)建兩種方式，如圖2所示。第一種方式就是在相應(yīng)點(diǎn)位置輸入點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)。第二種方式通過(guò)導(dǎo)入創(chuàng)建，可以導(dǎo)入DWG格式的三維等高線數(shù)據(jù)，也可以導(dǎo)入TXT格式的點(diǎn)文件數(shù)據(jù)?？紤]到本案例中基坑地勢(shì)起伏不大，較為平坦，以及支護(hù)形式復(fù)雜多樣，所以選用放置高程點(diǎn)的方法，構(gòu)建多個(gè)地形表面并使之組合為基坑地形的方式，繪制完成的基坑地形表面如圖3所示。

4.4 構(gòu)件族及模型的創(chuàng)建

在Revit中，所有的構(gòu)件都是通過(guò)“族”來(lái)創(chuàng)建的，因此“族”是Revit模型的基礎(chǔ)。族可分為系統(tǒng)族、可載入族及內(nèi)建族[2]。由于自建族在建立時(shí)難度較大，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，因此優(yōu)先選用軟件中可利用的族，不建議自建族。

本工程中，由于沒(méi)有符合設(shè)計(jì)要求的錨桿族，因此自建錨桿，選擇“基于面的公制常規(guī)模型”的族樣板進(jìn)行錨桿族的制作。參數(shù)化錨桿族所設(shè)置的屬性參數(shù)有錨桿長(zhǎng)度、錨桿直徑、錨桿角度。由于錨桿是分層、等距離布置，因此在布置時(shí)可以采用“陣列”或“復(fù)制”命令，以提高建模效率。

冠梁和腰梁族的制作也采用內(nèi)建模型的方法，選擇“公制結(jié)構(gòu)框架—梁和支撐”的族樣板，由于腰梁的截面是不規(guī)則的，難以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，因此直接依照設(shè)計(jì)要求的尺寸繪制草圖，然后通過(guò)放樣命令完成族的創(chuàng)建。與普通梁的繪制方法相同，先設(shè)置參照標(biāo)高和偏移值，然后采用“線”或“拾取線”的方法繪制。繪制時(shí)需要注意z軸的對(duì)正方式，有原點(diǎn)對(duì)正、頂部對(duì)正、中心線對(duì)正和底部對(duì)正四種方式。

深基坑混凝土面層采用Revit的系統(tǒng)族“基本墻”進(jìn)行建模。鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁和鋼管樁利用族庫(kù)大師的公共族庫(kù)載入使用(見(jiàn)圖4)。

4.5 模型的整合

在模型創(chuàng)建完成后，通過(guò)“鏈接Revit”命令，將各專業(yè)的模型鏈接至同一個(gè)項(xiàng)目文件中，形成一個(gè)完整的建筑信息模型，以便用于后續(xù)的項(xiàng)目管理中。在“管理鏈接”處，可以對(duì)鏈接的文件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理，如圖5所示。需要注意的是在建模初期，在項(xiàng)目文件中設(shè)置一個(gè)公共的項(xiàng)目基點(diǎn)，以便于在模型整合時(shí)能夠精準(zhǔn)定位(見(jiàn)圖6)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)比幾種常見(jiàn)的BIM建模軟件，能夠看出來(lái)Revit軟件更適用于深基坑工程支護(hù)模型的創(chuàng)建。本文以青島市梅嶺路地下通道的深基坑工程為背景，介紹了深基坑支護(hù)模型的創(chuàng)建過(guò)程，首先進(jìn)行建?？傮w規(guī)劃，然后繪制標(biāo)高、軸網(wǎng)，制作族、支護(hù)模型和地形模型，最后形成完整的深基坑支護(hù)模型。同時(shí)介紹了建模過(guò)程中的注意事項(xiàng)及難點(diǎn)。本文研究成果可為類似基坑工程BIM參數(shù)化建模提供參考。