王文龍

（建材天水地質(zhì)工程勘察院有限公司）

1 BIM技術(shù)以及基坑工程相關(guān)概述

1.1 BIM定義與特點(diǎn)

BIM 技術(shù)是信息化時代的重要技術(shù)類型，在使用過程中不僅可以運(yùn)用到建筑工程全生命周期，而且還能代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工管理以及建筑設(shè)計(jì)模式，提升施工過程中的專業(yè)性與科學(xué)性。同時，該技術(shù)還能通過模型搭建的形式為工程開展提供數(shù)據(jù)支持，增強(qiáng)深基坑前期設(shè)計(jì)以及施工管理、后期驗(yàn)收質(zhì)量，為上部結(jié)構(gòu)的建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)[1]。

BIM技術(shù)具備一些特點(diǎn)。第一，可視化，指能夠?qū)⒐こ虜?shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為三維立體模型，使二維圖紙能夠可視化地展現(xiàn)在技術(shù)人員面前，為工程后續(xù)規(guī)劃與設(shè)計(jì)提供有力幫助。第二，模擬化，技術(shù)人員可以通過三維模型以及時間維的運(yùn)用，在施工前對后續(xù)的施工環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬，并為方案優(yōu)化提供指導(dǎo)。第三，優(yōu)化性，BIM 技術(shù)與其他技術(shù)相比，數(shù)據(jù)模型的搭建可以隨時根據(jù)信息數(shù)據(jù)的變化而調(diào)整。

目前，很多深基坑施工團(tuán)隊(duì)雖然具備豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是在施工技術(shù)運(yùn)用方面，依舊使用傳統(tǒng)形式，沒有引入BIM 以及有限元技術(shù)，以至于在軟件使用的過程中很難快速發(fā)揮軟件以及技術(shù)的價值，這也嚴(yán)重阻礙了地下空間深基坑施工項(xiàng)目的發(fā)展。

1.2 深基坑工程特點(diǎn)

基坑指按照基底標(biāo)高以及平面尺寸要求挖掘的土坑，穩(wěn)定的地下室結(jié)構(gòu)施工可確保施工順利進(jìn)行。

①區(qū)域性。不同地區(qū)由于水文地質(zhì)條件不同，在土壤性質(zhì)方面會存在較大差異，需要針對性采取措施，無法實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化建設(shè)。

②綜合性。深基坑工程涉及多方面內(nèi)容，包括技術(shù)運(yùn)用、結(jié)構(gòu)工程等，因此也會受到很多因素的制約，要求工作人員具備較強(qiáng)的綜合性知識儲備才能夠達(dá)到建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

③復(fù)雜性。深基坑挖掘過程中地基結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)形變，水文環(huán)境的影響也會使基坑變得更加復(fù)雜。

④風(fēng)險較大。在支護(hù)結(jié)構(gòu)搭建的過程中，由于屬于臨時結(jié)構(gòu)，因此很多團(tuán)隊(duì)在此方面的資金投入成本較低，這也制約了深基坑工程的施工質(zhì)量。

⑤建設(shè)周期較長。深基坑工程的支付工作難度較大，要花費(fèi)較長的時間才能降低水文以及外在因素對施工的影響，因此在前期設(shè)計(jì)的過程中要充分考慮施工周期，以免影響工程交付[2]。

2 地下空間深基坑施工中的BIM技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 技術(shù)運(yùn)用目標(biāo)以及應(yīng)用現(xiàn)狀

本工程2022年3月開工，主要包括三方面內(nèi)容：①利用BIM 平臺以及有限元分析軟件完成資料收集；②通過BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D 模型搭建，優(yōu)化施工方案；③通過軟件完成基坑挖掘施工模擬，了解基坑建設(shè)過程中地基以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力與變形狀況。

目前，BIM 技術(shù)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在建筑工程中的多個領(lǐng)域，能夠有效確保工程質(zhì)量，解決傳統(tǒng)工程中面臨的問題，使施工方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)二維到三維的發(fā)展。此外，利用3D模型搭建以及有限元分析軟件的使用，能夠全面分析深基坑挖掘數(shù)據(jù)，確保方案的合理性，幫助管理人員掌控管理重點(diǎn)以及地基和支護(hù)結(jié)構(gòu)形變的范圍，并利用動態(tài)模型分析的形式保障施工安全。同時，BIM 技術(shù)的應(yīng)用在深基坑項(xiàng)目應(yīng)用過程中還進(jìn)行了創(chuàng)新：在模型導(dǎo)入以及有限元分析軟件運(yùn)用的過程中，可以通過MIDAS Gen軟件作為轉(zhuǎn)換介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)三維模型和有限元模型的應(yīng)用變化，進(jìn)一步突破傳統(tǒng)技術(shù)局限，為拓展技術(shù)應(yīng)用范圍奠定了良好的基礎(chǔ)[3]。

2.2 深基坑設(shè)計(jì)階段的技術(shù)運(yùn)用

2.2.1 應(yīng)用意義

本工程項(xiàng)目主要針對深基坑深度大、場地有限、環(huán)境復(fù)雜等加以研究。由于深基坑工程具備一定的特殊性，屬于隱蔽工程類型之一，因此，在技術(shù)要求方面也更加嚴(yán)苛，一旦產(chǎn)生危險事故，不僅會破壞周圍環(huán)境質(zhì)量，而且還會產(chǎn)生人員傷亡隱患。在過去深基坑施工過程中，技術(shù)人員往往會通過二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的形式完成施工前期規(guī)劃，此形式時間較長，而且無法精準(zhǔn)地體現(xiàn)地下的結(jié)構(gòu)關(guān)系，在構(gòu)圖上存在隱蔽性，無法使技術(shù)人員了解整體情況，難以指導(dǎo)具體施工。與此同時，由于支護(hù)結(jié)構(gòu)屬于動態(tài)工程，而傳統(tǒng)的技術(shù)運(yùn)用中施工與監(jiān)管各方獨(dú)立，因此無法確保工程的順利開展。由此可見，必須要針對深基坑設(shè)計(jì)加以研究，并利用BM 技術(shù)以及有限元分析技術(shù)的運(yùn)用增強(qiáng)施工的可視化與協(xié)調(diào)性，盡可能規(guī)避工程問題[4]。

2.2.2 使用特點(diǎn)

首先，施工前期設(shè)計(jì)在技術(shù)形式上從二維轉(zhuǎn)為三維立體化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增強(qiáng)構(gòu)建以及各區(qū)域結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)性。在后續(xù)優(yōu)化模型的過程中，只需要更改其中一處數(shù)據(jù)便可以調(diào)整全部的數(shù)據(jù)，因此在系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性上也能夠?qū)崿F(xiàn)無障礙交流。其次，在BIM技術(shù)應(yīng)用的背景下，三維幾何模型的搭建可以在幫助技術(shù)人員了解基坑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，清晰地展示結(jié)構(gòu)與地下管線和地下室其他結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)之間的碰撞狀況，進(jìn)而為規(guī)避施工問題做好施工前的方案制定，最大程度降低對具體施工的影響。最后，BIM技術(shù)可以還原和模擬施工過程，并利用有限元分析軟件幫助技術(shù)人員了解地基變形情況以及結(jié)構(gòu)受力，保障施工水平[5]。

2.3 項(xiàng)目施工管理中的技術(shù)優(yōu)勢

對于深基坑施工管理來看，深基坑設(shè)計(jì)由于受到多種環(huán)境的限制，且存在一定的未知性，在施工過程中很容易出現(xiàn)安全隱患。而BIM技術(shù)人員則可以通過模擬施工狀況提前了解方案中的問題并加以優(yōu)化。除此之外，從宏觀的角度來看，BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅可以強(qiáng)化工程建設(shè)水平，而且有助于減少不必要的資源浪費(fèi)，降低深基坑施工對周圍環(huán)境的影響。

在此基礎(chǔ)上，BIM 技術(shù)在施工管理方面也具備一些優(yōu)勢。①人員安全。在深基坑施工的過程中，BIM技術(shù)的使用可以進(jìn)一步縮短施工進(jìn)度。管理人員可通過3D模型提前了解施工狀況，并結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)判斷可能存在的安全隱患，提前制定相應(yīng)措施，這樣不僅能夠確保工程管理的科學(xué)性，而且還有助于規(guī)避質(zhì)量問題，提升工程水準(zhǔn)。②材料方面。管理人員可通過BIM 軟件錄入信息的形式，完成材料的供應(yīng)管理，不僅能夠明確材料狀況以及相應(yīng)信息，而且還可以計(jì)算不同區(qū)域材料的使用需求，提升工程效率。目前，隨著技術(shù)的不斷升級與發(fā)展，BIM技術(shù)還可以為施工管理人員提供信息比對等功能。在具體工作中，軟件會根據(jù)平臺質(zhì)量管控標(biāo)準(zhǔn)與建造模型完成數(shù)據(jù)比對，分析問題區(qū)域狀況以及產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差的原因，為管理優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。③機(jī)械設(shè)備方面。BIM技術(shù)的使用可完成機(jī)械設(shè)備動態(tài)化布置，從而在節(jié)約現(xiàn)場資源的前提下尋求最科學(xué)的機(jī)械布置設(shè)計(jì)，既能夠確保機(jī)械使用過程中不會互相影響，又可以保障現(xiàn)場秩序。④環(huán)境方面。BIM 技術(shù)的使用可提前了解現(xiàn)場環(huán)境，利用數(shù)據(jù)錄入的方式判斷深基坑施工的安全情況[6]。

2.4 工程竣工階段的BIM技術(shù)管理

在深基坑項(xiàng)目竣工階段，BIM 技術(shù)應(yīng)用主要包括以下兩方面內(nèi)容：一是資料管理；二是成品維護(hù)。一方面，深基坑項(xiàng)目工程驗(yàn)收是施工中的最后內(nèi)容，是評定項(xiàng)目施工水準(zhǔn)的關(guān)鍵，一旦驗(yàn)收不能通過，就會影響其他結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度，產(chǎn)生不必要的時間成本以及資源浪費(fèi)。因此，在前期，工作人員必須要整理并收集驗(yàn)收資料，并確保資料的真實(shí)性與科學(xué)性，能夠追根溯源查詢當(dāng)時的信息。

在BIM技術(shù)運(yùn)用的背景下，深基坑3D模型搭建以及數(shù)字化存儲等形式可幫助管理人員實(shí)時收集工程資料和信息，并將其歸納在數(shù)據(jù)庫的不同資料管理類別中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)施工全生命周期的數(shù)字化質(zhì)量管理。管理人員可以擺脫時間以及空間的限制，動態(tài)掌控項(xiàng)目施工狀況以及變更簽證的情況，在竣工時，只需要驗(yàn)收并提取資料便可一次性生成驗(yàn)收資料文件夾，從源頭上提升竣工驗(yàn)收的質(zhì)量和效率。

從產(chǎn)品質(zhì)量維護(hù)方面來看，深基坑工程較為隱蔽，因此竣工之后無法細(xì)致了解內(nèi)部情況，一旦出現(xiàn)問題，難以追蹤到技術(shù)人員。而BIM 技術(shù)利用存儲管理形式可以記載每一個施工環(huán)節(jié)的具體信息，包括施工人員、團(tuán)隊(duì)狀況、驗(yàn)收報告、施工進(jìn)程等，并形成工序資料檔案。在施工交付之后，即使工程出現(xiàn)問題，系統(tǒng)資料也不會消失，可以隨時為管理人員提供當(dāng)時的真實(shí)狀況，并分析質(zhì)量問題產(chǎn)生的位置。利用模型了解構(gòu)件屬性，分析問題原因，幫助工作人員及時加以處理，這樣不僅能夠進(jìn)一步強(qiáng)化地下空間工程的后期管理維護(hù)效果，而且還能明確工作人員的責(zé)任信息，使其可以加強(qiáng)對施工過程的重視，有效確保工程質(zhì)量。

總而言之，BIM 技術(shù)能夠利用數(shù)據(jù)信息完成數(shù)字化模型構(gòu)建，并將其作為后續(xù)施工管理以及信息材料收集的重要依據(jù)。此外，在BIM 技術(shù)應(yīng)用的背景下，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)支護(hù)項(xiàng)目中的技術(shù)缺陷，通過構(gòu)建技術(shù)體系的形式以及有限元分析軟件的應(yīng)用，強(qiáng)化深基坑工程質(zhì)量。由此可見，深基坑項(xiàng)目中的BIM 技術(shù)具有較高的應(yīng)用價值，在未來的發(fā)展過程中，政府以及施工團(tuán)隊(duì)也要加大對BIM 技術(shù)的重視，拓展技術(shù)應(yīng)用范圍，并利用研發(fā)升級的形式增強(qiáng)BIM 的功能性，進(jìn)而為推動我國建筑工程行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展創(chuàng)造良好的條件[7]。

3 結(jié)語

綜上所述，BIM 技術(shù)作為現(xiàn)代化技術(shù)的典型代表，有效運(yùn)用到地下空間深基坑工程中，不僅可以提升工程質(zhì)量，而且還能確保項(xiàng)目數(shù)據(jù)的科學(xué)性，減少資源浪費(fèi)，降低工程成本。因此，在后續(xù)工作中，要求深基坑項(xiàng)目施工團(tuán)隊(duì)要進(jìn)一步加大對BIM技術(shù)的關(guān)注，并針對有限元分析軟件加以研究，利用轉(zhuǎn)化插件的形式規(guī)范系統(tǒng)開發(fā)水平，拓展BIM 技術(shù)的應(yīng)用范圍，為我國深基坑工程的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。