浅谈BIM技术在深基坑施工中的应用

浅谈BIM技术在深基坑施工中的应用
发布时间：2022-09-12T06:47:34.999Z 来源：《城镇建设》2022年5卷4月8期作者：岳江涛
[导读] 总结工程经验发现，应用BIM技术进行进度计划编制、可视化施工模型构建，
岳江涛
中国二十冶集团有限公司，上海201999
[摘要]总结工程经验发现，应用BIM技术进行进度计划编制、可视化施工模型构建，并对模型构件进行参数化控制，可为深基坑施工提供较大帮助。

[关键词]BIM技术；深基坑；施工；应用
1 研究背景
基坑工程是由多个不同系统工程组成的，如地质工程、支护结构工程、施工技术及施工组织管理等[1]，其主要特点有：属于地下工程，施工时具有较强的隐蔽性，导致施工不可预见性较强；工程量大，工期紧张；施工工序多且复杂等，种种因素影响下，基坑工程的施工质量、施工工期及施工成本都极易发生失控现象，且在深基坑工程的整个施工过程中，会有多个不同单位共同参与施工，如何将施工信息在各方之间进行高效共享是如今基坑工程施工管控中的关键问题[2]。

近些年来，BIM技术在建筑行业中飞速发展，已广泛应用于建筑行业的各个领域，其可视化、信息化等特点恰好能满足当今深基坑工程的各项发展需求，但BIM技术在深基坑中的应用处于刚刚起步阶段，技术还不够成熟，还需广大岩土工作者进行不断的研究和探索[3]。

2 基于BIM技术的进度计划编制
基于BIM的进度计划编制是将目前传统的进度计划编制方法与BIM技术相结合对深基坑施工进行进度计划的编制，其主要方法为：在BIM技术下利用工作分解结构法对深基坑工程进行工作分解、基于BIM技术快速而准确的计算基坑各部分施工内容的工程量并估算初步施工工期、基于BIM技术对各施工内容按施工顺序进行编排以形成进度计划。

2.1 基于BIM技术的工作分解结构法
基于BIM技术的工作分解结构法就是在传统分解方法的基础上加入BIM技术辅助进行深基坑施工的工作任务分解，通过建立可视化施工模型，可将工作分解结构中的各项施工内容与模型构件一一对应，实现工序与模型构件之间的动态关联，使整个施工项目得到更加直观的体现，且将BIM技术引入传统的工作分解结构法后，在工程量统计上面分解速度、精确度都将大幅度提高，而深基坑施工进度计划的编制效率也会大幅提升，对提高深基坑工程的施工效率具有重要意义。

2.2 深基坑施工内容按不同施工阶段分解
按不同施工阶段分解就是在进行可视化模型构建时，将模型构件按照其所对应的不同施工阶段进行分类创建，这样在进行工程量提取时，可直接提取不同施工阶段下的工程量清单。

如土方开挖阶段，涉及到分层、分区开挖时，不同层、不同区块的土方开挖可分为不同施工阶段，同样的还有支护结构可按不同支护段在不同开挖阶段进行分类，这样无论是在前期的工作任务分解、工期计算、工期排布工作等，还是后期进行进度计划编制、施工模拟时，其工作效率都能大幅提高。

2.3 进度计划编制
对深基坑工程施工内容进行工作任务分解后，并以可视化施工模型为基础进行各施工阶段的工程量提取，然后对各项施工内容进行工期估算后即可进行初步的进度计划编制，编制时可采用Microsoft Project软件进行编制，按照工作分解结构中的工序排布及所估算的工期导入到软件中。

输入控制条件后，只需给定每项工序的工期，软件即可对工序进行自动安排，编制好的进度计划还可与施工结合共同导入到Navisworks软件中，可利用该软件的Timeliner模块按照所编制的进度计划对深基坑施工过程进行动态模拟，通过动画直观的体现每个时间节点的施工进度，对各工序之间的搭接情况进行反复查看，对进度安排不合理的地方可以及时作出调整，实现进度计划的深度控制与优化。

3 BIM可视化施工模型构建
采用Revit软件进行可视化施工模型的构建，由于基坑工程中的许多支护构件Revit族库里并没有，要构建基坑工程的可视化施工模型，需先对基坑模型中的各类支护构件分别进行创建，再通过各构件集成可视化施工模型。

3.1 基坑工程常用支护构件
基坑工程拥有多种不同的支护形式，不同支护形式所采用的主要支护构件也是大不相同的。

实际基坑工程中，往往将多种支护形式组合来进行支护，如放坡+桩锚支护、土钉墙+锚索支护、土钉墙+桩锚支护等，建立可视化施工模型时，需先根据实际情况对工程中所采用的支护形式进行分析，根据分析结果再进行各类支护构件的建模。

3.2 族类型选择
利用Revit软件构建基坑工程所需的各类支护构件时，应根据不同支护构件的特点选择不同的族类型分别进行创建。

（1）面层族类型选择
基坑支护中的各类面层采用Revit软件中的系统族进行创建，在系统族中选择“结构基础楼板”，定义好面层的范围、厚度、倾角等，即可完成面层的绘制，采用结构基础楼板绘制面层的另一个原因是后续可对其进行面层的配筋绘制，选择区域钢筋，定义好保护层厚度及主筋方向、钢筋间距等，点选绘制好的面层即可对面层进行配筋，完成支护面层的建模。

（2）支护桩、冠梁、腰梁族类型选择
考虑到支护桩、冠梁以及腰梁的形状较为规则，且组成构件较少，可采用Revit软件中的可载入族进行创建，如支护桩，在“结构柱”中点击“载入族”，载入“混凝土柱-圆形”族，在族编辑器中对结构柱的长度、直径进行设定，即可绘制基坑工程中的支护桩桩体模型。

支护桩桩体构建完毕后，可根据设计图纸再进行钢筋笼的绘制，先设定好支护桩的保护层，在保护层范围内分别放置纵筋、箍筋及加强筋，完成支护桩钢筋笼建立，最后将钢筋笼与支护桩桩体合并，集成基坑工程中的支护桩模型。

（3）土钉、锚索族类型选择
土钉、锚索由于组成构件较多且构件形状不规则，采用自建族进行创建，以锚索为例，首先在Revit中选择新建族，族样板选择为“公制常规模型”，在自建族编辑器中可通过“拉伸”“融合”“旋转”等操作进行锚头、锚片、定位支架及钢绞线等组成构件的绘制，再将各组成构件
按实际情况组合，即可完成锚索族构件的绘制。

4 模型构件参数化控制
参数化族建立最重要的步骤就是对所建好的构件添加自主定义的族参数，利用参数对族构件进行参数化控制。

首先进入支护桩的族构件编辑器，在构件的属性栏中选择“族类型”，在族类型下方点击“添加参数”即可进行族参数的属性定义。

在参数数据栏中，需要注意的是，名称栏代表的是该参数的控制对象，如若要对支护桩桩长进行参数化控制，在此处输入“桩长”，参数分组方式则是决定在该族载入到项目中后，该“桩长”参数在属性选项板中显示在哪一组标题下。

在参数属性栏的右下方，可以看到有“类型”和“实例”两种选项，这两个选项对于后续利用参数控制族构件具有重要意义。

二者之间的区别在于：若选择将所添加的族参数定义为类型参数，当该族被载入到模型中后，选中单个该族构件，对其所定义的类型控制参数进行修改时，不光被修改参数的族构件会随参数改变而发生变化，此模型中该族的所有相同类型都会随之进行改变；若选择将添加的族参数定义为实例参数，当该族被导入到模型中后，利用实例控制参数对构件进行参数控制时，只有当前被改变参数的族构件会发生变化，与之一同导入到模型中但未被修改参数的族构件并不会发生改变，且若将族参数定义为实例参数，该族被导入到模型中后，该参数可以通过点击构件，直接在属性栏中进行查看和修改，若为类型参数，则需选中族构件，点击“编辑类型”再进行参数修改。

以支护桩为例，对其添加类型控制参数“桩径”和“桩长”。

5 结语
总结工程经验发现，应用BIM技术进行进度计划编制、可视化施工模型构建，并对模型构件进行参数化控制，可为深基坑施工提供较大帮助。

参考文献：
[1]李本贵. 探析深基坑支护与降水施工技术的应用[J]. 山东工业技术, 2018, (2): 1.
[2]贾佩. 信息技术在建筑工程管理中的应用分析[J]. 山东工业技术, 2017, (14): 1.
[3]程斌, 林荣吉. BIM技术在深基坑工程中的应用探讨[J]. 中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术, 2016, (8): 257. 作者简介
1. 岳江涛，中国二十冶集团有限公司，上海市宝山区盘古路777号，201999 E-mail:****************。