何錦龍，徐超

（南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 南京 211167）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)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(duì)基坑建設(shè)的設(shè)計(jì)和施工也提出了更高的要求。

1 BIM 技術(shù)特點(diǎn)

1.1 信息集成

BIM 在技術(shù)方面的重要進(jìn)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(xué)科的技術(shù)通信信息族庫(kù)，建立了完整的三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)師可隨時(shí)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(xiàng)目的每個(gè)人搭建了一個(gè)同步工作的平臺(tái)。 建設(shè)單位可以及時(shí)提供信息，促進(jìn)項(xiàng)目各方面的控制， 提高項(xiàng)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(jìn)整體結(jié)構(gòu)的規(guī)劃和補(bǔ)充， 在解決專業(yè)之間的沖突與差異時(shí)具有突出作用，在施工的進(jìn)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(dú)更改圖紙的各個(gè)部分。BIM 技術(shù)的工作相關(guān)性使得不同學(xué)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(gè)主要特點(diǎn)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(gè)模型來表達(dá)多個(gè)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(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)能夠更加直觀高效地進(jìn)行模型呈現(xiàn)。

2 基于BIM 的實(shí)時(shí)施工模擬

2.1 實(shí)時(shí)施工模型

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

2.2 實(shí)時(shí)施工模型的自動(dòng)創(chuàng)建方法

在實(shí)時(shí)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(shí)地情況進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新和核實(shí)。建立人工模型需要更多的工作人員和時(shí)間，因此其可行性很低。利用自動(dòng)圖像識(shí)別和匹配技術(shù)自動(dòng)生成實(shí)時(shí)參數(shù)的技術(shù)， 以及自動(dòng)轉(zhuǎn)換對(duì)象的屬性為數(shù)組，大大提高了模型的實(shí)時(shí)自動(dòng)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(jìn)行對(duì)應(yīng)內(nèi)容創(chuàng)建， 以程序內(nèi)定的模式從數(shù)據(jù)采集到實(shí)時(shí)BIM 的建立進(jìn)行模擬和創(chuàng)建。

圖1 實(shí)時(shí)施工模型自動(dòng)創(chuàng)建框架

3 工程應(yīng)用實(shí)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(zhǎng)約為390 m。 場(chǎng)區(qū)地形較平坦，地面標(biāo)高約3.50～6.00 m，基底標(biāo)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(hù)，東測(cè)采用懸臂VR 瓷垛支護(hù)形式，Keller 通道基礦采用CPC 煙囪+鋼管支護(hù)形式。

3.2 BIM 模型建立

通過對(duì)各種建模和設(shè)計(jì)仿真軟件進(jìn)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(jì)仿真[2]。

（1）創(chuàng)建標(biāo)高軸網(wǎng):在建筑設(shè)計(jì)過程中標(biāo)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(biāo)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(biāo)高軸網(wǎng)的設(shè)計(jì)和使用比較復(fù)雜，選擇先進(jìn)行CAD 圖的整理然后進(jìn)行導(dǎo)入的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）創(chuàng)建圍護(hù)樁：該工程的支護(hù)樁采用獨(dú)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(gè)不同的剖面， 由于PRC 樁的高度和樁頂樁底標(biāo)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yīng)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(jìn)行模擬，對(duì)土層c 值、φ 值、E 值等關(guān)鍵值進(jìn)行添加補(bǔ)充。

3.3 施工模擬

該工程整體施工順序?yàn)椋?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(shí)間，減少放空過程，應(yīng)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(shí)間，采用了分層、臺(tái)階交叉的過程。 通過調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)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(shí)，第一段施工面層可同時(shí)進(jìn)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(gè)適當(dāng)?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(hù)動(dòng)畫

圖3 基坑工程收坡施工動(dòng)畫

4 結(jié)語(yǔ)

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