中建八局发展建设有限公司
摘要：随着建筑项目不断增多，BIM技术在施工现场模拟层面实际应用效果日趋理想化，为深基坑工程提供了便捷的条件。在深基坑工程当中应用BIM，可实现以BIM辅助下对深基坑工程施工现场安全高效的模拟管理。
关键词：BIM技术；超高层建筑；深基坑施工；应用
1BIM概述
BIM（建筑信息基础模型）是基于三维数字技术，集成工程项目各个阶段的工程信息数字模型品及其功能特性的数字表达。旨在实现建筑工程全生命周期各阶段和各参与方之间的信息共享，内含建筑工程全信息电脑模型，模型包含道路建筑工程设计、算量、时间排布、运维、材料统计等各项数据信息，可理解成整体工作流程。针对工程项目不同建设阶段，BIM均运用不同的功能系统软件实施。例如，动画的展示采用navisworks、碰撞检测，建模应用revit，其核心均为建筑的信息模型。这些系统软件各个插件、模板等均以项目工程施工模型模拟为主，深基坑的项目施工中BIM具体应用有一定局限性，各模板需要逐一创建，展示项目施工建设期间所有信息数据，实现对施工状态的实时监测及控制。
2超深基坑概况
依托工程位于山东省青岛市李沧区，地基基础呈“L”形，总占地面积为58659.8m2，建筑面积为318577.49m2，属于框架结构，地上共分布14栋5～9层建筑，地下5～6层，地下面积为236309.03m2。该工程基坑周长为1150m，南北方向总长约370m，东西方向宽度约100m，基坑开挖深度为19.3～33.3m，基坑北部基底绝对标高为23.3m，基坑南部基底绝对标高为28.6m，基坑安全等级为一级。
为保证基坑支护工程的安全开展，基坑支护设计采取“支护桩+锚杆+帷幕止水（土体加固）”“支护桩+钢管桩+锚杆和钢管桩+锚杆支护”的支护方式，根据基坑深度、地层条件和场地周边环境，划分为17个剖面。
3BIM模型建立
3.1BIM软件配合应用
目前，适用于BIM的软件种类繁多，但大多数软件之间的兼容性较差。因此，在建立模型之前，需要确定建模中不同的内容应该使用哪种软件，以及如何将软件结合使用，从而提高软件之间的协作性，提高工作效率。本项目主要采用的建模软件为Revit和Pinming的施工现场三维布置软件；模型轻量级软件为NavisWorks和lumion；图像处理软件为PS。
3.2BIM建模规划
（1）建模标准。BIM建模需要从不同的需求出发，有不同的建模标准。BIM技术在本工程中的应用主要集中在施工方案的优化和细部节点设计上。BIM技术可应用于基坑支护阶段，对合理的施工方案和细节节点的优化起到关键作用。随着施工进度，根据实际情况建立模型，保证模型的准确性，可用于指导现场施工。
（2）文件大小控制。根据基坑支护形式，划分了各单元模型的支护结构，建立了支护结构模型。在第一次模拟考试中，要合理控制模型文件的大小，不仅要过大，还要避免多个模型合并后硬件设施响应慢，避免实时浏览和下载带来的不便。
（3）模型坐标系。所有模型和参考模型的坐标与项目设计控制点一致。在建立模型前，利用Revit软件制作专业模板文件，约定公共工程基点位置，根据设计控制点确定坐标。每个模型文件可以直接链接到原点，实现BIM协同建模。
（4）部件信息规划。为了便于项目后期对局部模型的检索和查询，在建模前需要指定模型组件的信息内容。在本项目中，BIM组件模型包括基本尺寸、标高信息、材料模型和制造商信息。
（5）建立深基坑模型的要点。本项目采用Real2018建立深基坑模型。
首先建立建筑模板文件和结构模板文件，确定工程基点，绘制各单元的关键高程和轴线网；其次建立各类族文件，并在族文件中自定义共享参数，确保工程关键信息的完整性导出明细表时的构件，如天车梁、腰梁的配筋信息、支护桩的配筋信息等，然后根据设计图纸建立各单元构件的族或模型，族或模型文件将导入到项目样板中并定位以完成模型的建立。
4超深基坑工程中BIM技术的具体应用
4.1办公、生活区布置
施工项目准备阶段必须进行办公区与生活区的布置。布置原则是在满足基坑周边堆载要求的前提下，在有限的临时用地面积上尽可能满足办公、生活的需求。在项目前期准备阶段利用BIM技术对办公区、生活区进行综合布置，既兼顾了项目部的美观性，又保证了项目部的实用与经济性。
4.2支护桩施工方案
该工程混凝土灌注桩、高压旋喷桩、钢管桩数量庞大，在传统文档管理模式中存在很多缺陷，尤其是文档之间集成性不强，在后期资料复杂的情况下，很难快速找到需要的支护桩信息。为解决这一问题，可随支护桩与止水帷幕施工进度，利用BIM技术实时指导其施工顺序，标注其位置、直径、标高等信息。在模型中可单选或多选支护桩，查询支护桩信息明细表。
4.3基坑阳角处锚索设计优化
该工程基坑呈“L”形，存在阳角，锚索施工时需要进行锚索角度设计优化以排除锚索交叉碰撞的问题。建立阳角处原锚索模型，锚索倾角为20°，设计钻孔直径为150mm，考虑实际施工情况，模型直径取200mm。根据模型发现，互相影响的锚索主要为7单元1～15号锚索。根据设计要求，结合《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—2012）第4.7.8条的规定，锚索角度可以在20°～45°进行调整。
通过模型调整，发现每根相互冲突的锚索都调整了2°～3°，以防止在允许的倾角范围内发生碰撞。但这种方法不利于现场施工，每根锚索都要调整角度，也就是说，每次施工锚机时都需要调整角度，因此施工效率低，容易造成操作人员记住错误的锚索角度，造成人为错误。通过多次调整模型倾角，最终将冲突锚索分为4组，1-3分为一组，保持原设计角度20°，4-7分为一组，调整倾角25°，8-9分为一组，调整倾角35°，10-15分为一组，调整倾角25°，以满足施工要求，防止锚索之间的冲突。根据该调整角度，施工效果良好，成功避免了锚索冲突造成的工期和成本损失。
4.4基坑外隅角桥台连接设计优化
在基坑支护设计过程中，根据设计图，发现由于两段支护形式不同，基坑外角处的连接不光滑。单侧高平台与另一侧高等级之间有8.2m的高度差，降低了基坑的局部稳定性和安全性。
采用BIM模型对该区域进行优化设计，将高平台段端部支护形式改为边坡支护形式，使边坡支护段与其相连。结合基坑支护结构的计算，该支护方法能够满足基坑安全等级的要求。采用BIM技术提前发现这一问题，有效地提高了基坑的安全性。
4.5基坑安全梯形罐笼通道设计
基坑开挖深度为19.3～33.3m，为了方便施工人员上下基坑，采用BIM模型配合技术部门和安全部门设计和制造装配式安全吊笼。通过BIM建模，确定罐笼的设计参数和规格，模拟施工过程，并对施工人员进行直观交底。同时结合结构应力计算，保证了罐笼的安全性和耐久性。
结论
BIM技术的应用使设计真正意义上实现了从二维到三维的转变，可大大地提高设计效率，提前发现并解决一些潜在的问题，BIM技术在基坑工程中的应用必将更加深入和广泛。
参考文献：
[1]李伟，王志远，王晓初．基于BIM的岩土工程设计优化及应用[J]．沈阳大学学报，2018（6）：465-469.
[2]徐财门，李斌，秦思远，等．基于Revit的深基坑工程建模过程研究[J]．山西建筑，2020，46（7）：85-87.