盧珊珊　熊燕　熊全濤

【摘要】目前深基坑施工的風險評估多側重于理論研究，且缺乏系統(tǒng)性與實時性，對施工的指導意義不大。本文結合工程實踐，采用建筑信息模型（BIM）技術、互聯(lián)網、物聯(lián)網等技術與傳統(tǒng)的風險評估理論相結合，提出了基于BIM技術的深基坑施工風險評估方法，并進行了應用。

【關鍵詞】BIM技術 施工 風險評估 研究 應用

近年來，基坑工程逐漸增多，規(guī)模不斷擴大，其復雜程度和技術難度也逐漸增大。國內外基坑工程呈現(xiàn)“大”（基坑工程作業(yè)尺寸過大）、“深”（工程挖掘過深）、“緊”（建筑容積率過高）、“近”（各基坑施工作業(yè)地點較近）的發(fā)展特點。例如：現(xiàn)正在建設的南昌地鐵3號線繩金塔站至六眼井站。2018年4月完成基坑開挖，基坑長85m，最大跨度58m，深度達26m。由于深基坑規(guī)模與深度的增加，深基坑工程的施工難度逐漸增大，深基坑施工風險也越來越大，工程事故頻發(fā)。2017年，全國發(fā)生23起較大安全事故，其中危險性較大的分部分項工程事故，如：基坑土方坍塌、起重事故、模板支架坍塌等共17起、死亡64人，在2017年較大事故總數(shù)中占比73.91%。

目前在深基坑施工風險管理方面尚無較好的定量化的深基坑安全評價標準及定量化的評判分析模型。BIM技術的出現(xiàn)為我們解決深基坑領域存在的問題提供了新思路和新方法。

本文依托南昌地鐵3號線禮莊山站，利用BIM建模軟件Revit建立深基坑幾何模型和力學模型。通過廣聯(lián)達BIMFACE平臺，建立深基坑施工信息系統(tǒng)，對施工進度、工況進行云采集及數(shù)據(jù)庫管理，從而建立及幾何、力學、工況一體的深基坑施工信息模型，編寫基于BIM數(shù)據(jù)庫的風險評估程序。通過上述深基坑關鍵部位的BIM模型表達、工況信息、進度信息采集以及風險分析，驗證BIM技術應用于深基坑工程風險評估的適用性。

1工程概況

南昌地鐵3號線禮莊山站車站總建筑規(guī)模12351.52，車站基坑施工采用明挖順筑法施工。主體規(guī)模為，位于南昌市龍興大街與文匯街交又口處，沿龍興大街呈東西走向，為地下二層明挖島式站臺車站。車站共設4個出入口，2組風亭。該基坑保護等級為一級。

車站為標準地下兩層島式車站，有效站臺長118m，寬11m。車站外包總長210.6m，標準段外包總寬19.7m。車站主體為雙層雙跨的島式站臺車站。主體圍護結構采用中800@1200mm鉆孔灌注樁+2道內支撐體系。主體結構基坑沿豎向共設2道支撐，其中第一道為800×1000鋼筋混凝土支撐，支撐水平間距約10m;第二道為609（壁厚16mm）鋼支撐，支撐水平間距約為5米?；由疃燃s1775-1825m，頂板覆土約3.8-40m。車站有效站臺中心里程為SK5+938.028，車站起點里程為SK+879.028，車站終點里程為SK5+997.028。車站共設4個出入口，2組風亭，附屬圍護結構采用中600@100m灌注樁+1道內支撐圍護。

車站結構由上至下穿越素填土、全風化泥質粉砂巖、強風化泥質粉砂巖、中風化泥質粉砂巖，主體結構底部坐落于中風化泥質粉砂巖。圍護結構鉆孔灌注樁坐落于中風化泥質粉砂巖層內，入巖深度16.2-17.3m不等，車站開挖深度17.75-198.25m。車站東端為盾構接收，西端為盾構始發(fā)。

2 Bl M模型建立

本文應用Revit軟件，建立“族”的基礎上構建深基坑模型。第一步建立圍護結構中各類型構件模型，第二步針對不同的構件定義相應的參數(shù)，如：構件的尺寸、材料、力學等參數(shù)值，這樣便形成了的深基坑圍護結構構件族庫。第三步根據(jù)實際項目的情況調整構件的參數(shù)。構件深基坑圍護結構BIM模型，就是通過調整構件族的參數(shù)，形成不同類型的構件，進行拼裝的過程。

2.1圍護結構族庫的構成

本文以鉆孔灌注樁圍護結構為例，針對鉆孔灌注樁圍護結構不同位置，對族文件進行分類管理。

2.2圍護結構模型創(chuàng)建

（1）建立軸網

新建項目首先需要建立相應的軸網，將地基表面看作是一個平整的場地，根據(jù)圍護結構構件不同的高程需要，建立相應的高程平面，并創(chuàng)建軸網。

（2）繪制構件輪廓

按照軸網的定位，繪制構件斷面輪廓。

（3）定義控制屬性參數(shù)

首先在屬性面板中點擊“族類型”，然后選擇“添加參數(shù)”，便可以進入參數(shù)屬性設置面板創(chuàng)建尺寸標注的實例參數(shù)。

（4）設置實例屬性參數(shù)

選擇創(chuàng)建好的族類型，設置實例參數(shù)信息，然后鎖定標尺，選擇設置參數(shù)。

按照以上闡述的創(chuàng)建族的方法，根據(jù)深基坑工程圍護結構設計和施工的要求，構建了不同類型的圍護結構構件族。

（5）構件的拼裝

在Revit中建立的建筑信息模型是通過需要的族來進行拼接，完成圍護結構模型構建后進一步調整與修改屬性參數(shù)，最終達成模型的搭建。

圖1圍護結構組合模型

3 BIM模型的Web顯示

BIMFACE是廣聯(lián)達公司開發(fā)的一款BIM輕量化引擎。BIMFACE解決了文件格式解析、模型圖紙瀏覽和BIM數(shù)據(jù)存儲的問題。將BIM模型文件上傳到BIMFACE平臺，平臺通過模型文件轉換可實現(xiàn)模型輕量化顯示，最終呈現(xiàn)在Web端與手機端。如圖2所示。

圖2 BIMFACE工作流程

本文所用案例為例，將所創(chuàng)建的禮莊山站模型上傳至BIMFACE平臺后，便可通過鏈接https：∥api.bimface.com/preview/98187fd7查看BIM模型。

4風險評估系統(tǒng)

在前期建立BIM模型及Web顯示的基礎上，進行模型的施工信息采集以及數(shù)據(jù)庫的建立和管理，獲取深基坑安全評價參數(shù)指標后進行風險源識別，采用基于層次分析法的風險評估方法對深基坑施工風險進行風險評估。從而推動深基坑施工的信息化發(fā)展及科學化安全管理，達到優(yōu)化設計、改進施工的目的。

在BIMFACE平臺應用風險評估軟件，輸入項目基本信息、設計參數(shù)、及施工信息，如圖3所示。

圖3輸入深基坑信息

4.1識別風險工程、風險單元

通過目錄樹選取需要進行風險評估的構件，如選取鉆孔灌注樁為評估對象，將模型中其他構件隱藏，便于查看，如圖4所示。選定評估對象后，選點風險單元。如圖5所示。

圖4 選取風險評估對象

圖5選取風險單元

4.2選擇風險單元后，在相應的風險單元選擇風險事件

鉆孔灌注樁選定后選擇孔壁坍塌、鉆孔樁垂直度及線形不符合要求、樁身夾泥，出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象、鋼筋籠入槽困難、鋼筋籠變形等風險事件，如圖6所示。

圖6選取風險事件

4.3選擇層次分析法作為本項目的風險評估方法，輸入風險發(fā)生概率即風險發(fā)生等級點擊風險評測顯示風險等級，相應模型中的構件根據(jù)風險等級不同顯示顏色的區(qū)分。

根據(jù)國際隧協(xié)的風險評估標準，風險評估值為9時，風險等級為Ⅲ級，構件風險顯示為黃色，風險評估值為15時，風險等級為Ⅰ級，構件風險顯示為紅色。如圖7所示。

圖7不同風險等級的模型顯示