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。

    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。

    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。

    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。

    基坑工程BIM應(yīng)用流程

    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。

    基坑工程BIM應(yīng)用軟件方案

    基于Autodesk軟件

    利用AutoCADCivil3D建立地質(zhì)模型，AutodeskRevit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。

    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。

    建模方法

    地形模型建模法

    常規(guī)地形建模方法，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。

    三維地質(zhì)模型

    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。

    基坑支護模型

    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AutodeskRevit）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。

    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。

    基坑工程模型

    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)顩r，讓更多非專業(yè)領(lǐng)域人員參與進來。

    基坑工程施工BIM模型

    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。

    基坑工程BIM算量

    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。

    基于BIM基坑監(jiān)測

    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、施工人員等查看基坑圍護結(jié)構(gòu)的變形情況。

    要實現(xiàn)BIM技術(shù)在深基坑工程中系統(tǒng)應(yīng)用，關(guān)鍵一步是通過二次開發(fā)實現(xiàn)BIM軟件平臺具有深基坑建模和模型計算功能。這需要廣大工作者長期不懈探索，完善BIM技術(shù)在深基坑工程中的實踐方法。

    參考文獻：

    何建軍，等.《基坑工程BIM應(yīng)用》.

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