BIM在基坑工程中的應(yīng)用

1、第 1 章 基坑工程 BIM 應(yīng)用簡要：為保證下穿鐵路頂進框構(gòu)基坑施工、 主體地下結(jié)構(gòu)的安全和周圍環(huán)境不受損害而采取 的圍護結(jié)構(gòu)、降水和土方開挖與回填，稱為基坑工程。我國鐵路建設(shè)的發(fā)展涉及到大量下穿 鐵路為保證下穿鐵路頂進框構(gòu)基坑施工、 主體地下結(jié)構(gòu)的安全和周圍環(huán)境不受損害而采取的 圍護結(jié)構(gòu)、降水和土方開挖與回填，稱為基坑工程。我國鐵路建設(shè)的發(fā)展涉及到大量下穿鐵 路，因此，基坑工程是我國地基基礎(chǔ)領(lǐng)域的重要研究方向。（1 ） BIM 在基坑工程的應(yīng)用目標(biāo)通過創(chuàng)建基坑 BIM 模型，打破基坑設(shè)計、施工和監(jiān)測間的隔閡，直觀體現(xiàn)項目全貌， 實現(xiàn)多方無障礙信息共享，讓不同團隊在同一環(huán)境下工作。通過三維可

2、視化溝通，全面評估 基坑工程，使管理更科學(xué)、措施更有效，提高工作效率，節(jié)約投資。（2 ） BIM 在基坑工程的應(yīng)用內(nèi)容地下基坑支護結(jié)構(gòu)三維模型的建立； 項目所在環(huán)境三維地質(zhì)模型的建立； 基坑開挖各工 況施工順序的模擬；自動統(tǒng)計支護結(jié)構(gòu)各部分的工程數(shù)量；三維模型轉(zhuǎn)二維的自動成圖； 基 于 BIM 的基坑信息化施工與檢測。（3）應(yīng)用業(yè)務(wù)流程（1）收集項目相關(guān)巖土工程地勘報告和設(shè)計資料，獲取地形、地質(zhì)數(shù)據(jù)，建立三維地 質(zhì)數(shù)據(jù)模型。所謂三維地質(zhì)建模，是以原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立反映地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)、構(gòu)造關(guān)系及地質(zhì)體 內(nèi)部屬性變化規(guī)律的數(shù)字化模型。2）獲取周邊建筑物、道路及地下管線等設(shè)施的數(shù)據(jù)，建立施工場地布置

3、模型（3）導(dǎo)入地形數(shù)據(jù)模型及施工場地模型數(shù)據(jù)，進行基坑工程的支護體系模型建立。（4）土方開挖施工方案設(shè)計及施工模擬。（5）根據(jù)土方開挖設(shè)計數(shù)據(jù)及地形數(shù)據(jù)進行土方算量。（6）導(dǎo)入基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)存放在 Excel 中，通過讀取數(shù)據(jù)生成基坑邊形形狀，可查看臨界區(qū)域和超限危險 點，還可將某時間點的變形模型與初始模型疊合并進行誤差檢驗。（7）基坑監(jiān)測人員及管理人員確定危險點后調(diào)取基坑監(jiān)測報表，確認(rèn)危險點是否屬實 并及時啟動應(yīng)急預(yù)案。（4）應(yīng)用軟件方案基坑工程 BIM 應(yīng)用軟件有多種選擇，常用的有 Civil3D 、Revit 、 Navisworks 、 Ansys 等。（5 ） 基于 Aut

4、odesk 軟件利用 AutoCAD Civil3D 建立地質(zhì)模型， Autodesk Revit 建立支護結(jié)構(gòu)模型及施工場地 模型，三者在 Revit 中整合形成基坑工程模型。在 Revit 進行基坑工程施工流水段劃分及土 方算量， Navisworks 進行土方開挖及支護結(jié)構(gòu)施工模擬。 Ansys 獲取基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)， 該數(shù)據(jù)存放在 Excel 表格中， Revit 通過讀取該數(shù)據(jù)生成基坑變形形狀。（6）其他軟件對于特殊基坑工程，如崖壁類基坑，軟件難以建模，可借助三維激光掃描儀，通過點云數(shù)據(jù)處理逆向建模，然后在 Revit 中進行模型整合及相關(guān)應(yīng)用。（7）建模方法地形模型建模法常規(guī)地形建

5、模方法，可通過勘察獲取的高程點或等高線為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，導(dǎo)入 BIM 軟件自 動生成三維地形模型。對模型精度要求高，現(xiàn)場環(huán)境比較復(fù)雜的地形，可以采用三維激光掃 描方式，獲取現(xiàn)場點云數(shù)據(jù)形成三維 BIM 模型，實現(xiàn)逆向建模。地質(zhì)模型建模法利用 Civil3D 、Revit 等將巖土工程勘察成果建立三維可視化地質(zhì)模型并與其他專業(yè)進 行協(xié)同工作，是將 BIM 技術(shù)應(yīng)用于巖土工程勘察領(lǐng)域的一條途徑。支護結(jié)構(gòu)建模法基坑支護結(jié)構(gòu)、支撐體系或錨固體系模型，可直接用 BIM 軟件（如 Revit ）建模，并與 地質(zhì)模型在同一軟件平臺進行整合。施工場地建模法施工環(huán)境及場地布置模型，可直接用現(xiàn)有的 BIM 軟件（如 A

6、utodesk Revit ）對施工現(xiàn) 場進行規(guī)劃布置并建模，并與基坑模型在同一軟件平臺進行整合。（8）應(yīng)用成果三維可視化 BIM 模型基坑施工 BIM 模型包括：地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、支護結(jié)構(gòu)模型和施工場地模型。 以地勘報告為初始數(shù)據(jù)，將二維地勘資料轉(zhuǎn)換成三維地勘模型，在 Revit 中與基坑結(jié)構(gòu) 模型合并，可實時、任意視角查看地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件與不同深度土層之間的關(guān)系，快速查看土 層屬性信息，指導(dǎo)設(shè)計、施工。施工模擬在輸入相關(guān)信息后，可直觀地看到土方開挖和支護施工過程、周邊環(huán)境變化、建成后的 運營效果等。 同時可以科學(xué)指導(dǎo)方案優(yōu)化和現(xiàn)場施工， 方便業(yè)主和監(jiān)理及時了解工程進展?fàn)?況，讓更多非專業(yè)領(lǐng)域人員

7、參與進來。工程算量根據(jù)支護結(jié)構(gòu)各構(gòu)件定義對應(yīng)的屬性、名稱，在視圖區(qū)可自動生成工程明細(xì)表，明細(xì)表 中可根據(jù)需求查看任意命名構(gòu)件的工程數(shù)量。信息化施工 利用信息模型，有效地避開地下管線，協(xié)同各施工作業(yè)安全施工。將地勘模型集成到Revit 中，并賦予土層屬性，使監(jiān)理、設(shè)計、施工人員能在平臺上進行設(shè)計、校核工作。信息化監(jiān)測將 BIM 技術(shù)引入基坑工程監(jiān)測工作，以解決以往在基坑圍護結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測過程中不能 直觀表現(xiàn)其變形情況和變形趨勢的缺點。通過 BIM 技術(shù)將基坑的形狀、圍護結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境以及各類監(jiān)測點建立模型，在模型 中導(dǎo)入每天的監(jiān)測數(shù)據(jù)并采用 4D 技術(shù)+ 變形色譜云圖的表現(xiàn)方式方便工程師、管理人員、 業(yè)主、施工人員等查