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[摘 要]作为高层建筑工程中的重要组成部分，深基坑工程本身具有地质条件影响明显、施工条件复杂以及专业性较强等特点，若忽视做好规划设计与施工管理工作，极易對建筑整体质量带来不利影响。这就要求将BIM技术引入其中，其本身作为数据化工具，对工程设计与施工等控制可起到明显作用。
[关键词]BIM；特点；基坑设计；应用
中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）05-0179-01
1 前言
伴随着国内超高层建筑的迅猛发展，深基坑工程的规模和深度也在不断扩大，更多的深基坑出现在建筑和人口密集的地区，这对基坑工程的设计提出更高的要求。
2 BIM技术的特点
2.1 信息集成
BIM技术的核心是通过数字信息组建一个三维模型数据库，设计师在进行方案设计的时候可直接从中提取相关设计信息，这种设计方法有别于传统的二维设计模式，设计人员可以通过数字信息快速便捷的模拟建筑物的真实信息，包括建筑内各构件的几何形状、空间关系、各设计要素（如梁、板、柱、管线、设备）的建筑信息和功能特性、以及各构件直接的连接方式、荷载情况等。另外，对于工程中各个复杂的建筑节点也可以进行三维深化设计，这也是二维图纸最大的弊端。
2.2 工作协同性
BIM技术为建筑建造过程中各参与方搭建起一个可同步工作的新平台，该平台便于业主、设计方、施工方、监理以及后期运营管理者及时沟通信息，实时关注建筑建造过程中的各个环节，提高工程质量的同时又不影响工作效率。通过BIM技术建立的三维模型进行结构、管线及其他系统的碰撞检查，可以在满足各专业不同布设原则的基础上自动检查出各系统之间存在的冲突或影响，从而提高整个设计团队的工作效率，加强各专业之间的沟通。
2.3 工作关联性
BIM的基本特性之一是建筑信息在模型建立、使用过程中随时保持相互关联，即当建筑中的任一内容发生改变时，使用BIM技术可以及时将变动反映到模型的平面、立面、剖面及三维模型中，方便工程人员及时查看更改，而不需要工程人员对图纸逐个进行处理。这一特性使得建筑信息能够在最短的时间内传递至于各专业相关技术人员，节省了人力，降低了成本，提高了工作效率。目前，国内BIM技术的引入、应用及开发大都集中在建筑结构领域，地下工程中的应用也基本仅限于地铁车站等的设计建造过程中，主要是用于各专业协同工作、管线综合的碰撞检查和施工过程模拟。基于BIM技术自身的优势及国内的应用情况，研究如何将这一技术在深基坑工程前期勘察、方案设计、施工管理等方面进行深入应用，充分发挥其三维可视化、协同工作、深化设计及资源共享等方面的优点，对工程建设具有重大意义。
3 基于BIM的基坑设计的优势
3.1 传统设计方法的不足之处
传统的基坑设计分计算和绘图两部分。计算模型由独立的计算软件创建，设计者根据计算结果，另行绘制二维平面图、立面图、剖面图、详图，以及设计说明、材料表等。传统的基坑设计常常导致信息在各种复杂的平面、立面、剖面图之间互相矛盾，管线、构件之间的碰撞、错位，尺寸标注的错误难以避免。而随着深大复杂基坑的涌现，支护结构、原有地面建筑、地下构筑物、管线的造型和空间关系复杂，传统二维CAD设计方式在设计表达和协同上的问题显得更加突出。这种设计方式使得每张图纸都是一个相对独立的组成部分，由于没有一个能有效整合所有信息以保证数据完整性的中央信息数据库，这些分散的资料必须依靠专业人员的解读才能相互联系成为一个可理解的整体。因此，保证各项设计内容和各专业间的协同配合，使设计意图在各相关方的无障碍沟通和共享，是提高项目整合度和协作度的关键。
3.2 利用多维信息模型替代二维绘图
基于BIM的基坑设计是通过创建包括各种信息的三维基坑模型（BIM模型），实现二维设计向三维动态可视化设计转变，然后根据3D模型自动生成各种图形和文档，而且始终与模型逻辑相关，当模型发生变化时，相关联的图形和文档将自动更新；BIM模型中所创建的对象存在着内建的逻辑关联关系，当某个对象发生变化时，与之关联的对象随之变化。实现不同专业设计之间的信息共享。各专业系统可从信息模型中获取所需的设计参数和相关信息，不需要重复录入数据，避免数据冗余、歧义和错误。
3.3 实现各专业之间的协同设计和相关各方的信息共享
基于BIM的设计过程就是项目的中央信息数据库的建立过程，包括基坑及周边环境的所有实体和功能特征的相关信息。某个专业设计的对象被修改，其他专业设计中的该对象会随之更新。项目的所有实体和功能都存储在这个数据库中，这为项目团队成员间进行信息交换提供了方便，使提高项目整合度和协作度成为可能。BIM采用三维动态可视化设计，将过去的的二维线条式的构件变成三维的立体实物图形进行展示。各专业间的构件、单元等可以用直观的立体三维效果图表示，可以优化设计，以更好地利用建筑空间，并有效避免各专业之间管、线的冲突，提高各专业之间的配合和协调，减少各种图纸的错、漏、缺现象。
3.4 实现虚拟设计和智能设计
利用BIM强大的建模、渲染、动画技术，能够方便地提供基坑工程各个阶段的效果图和动画。同时由于深大基坑的复杂性，围护桩、支撑、锚杆、地下管线和其他地下构物可能会产生交叉、重叠现象，导致施工时无法按设计要求进行。利用BIM建模工具的碰撞检测功能可以方便地进行检查，并据此进行修改设计。
4 施工中BIM技术的应用
由于基坑工程本身具有一定的特殊性，如竖向支撑体系、场地或环境等，都可能影响施工质量，所以基坑设计中需严格做好土方开挖方案编制工作，如车道设计问题、开挖顺序以及出口土布置等。此时在BIM技术应用下可采取4D模拟措施，通过模拟施工工程，判断施工方案是否存在问题。本文在研究中主要选取某工程作为实例。该基坑在深度、长度与宽度上分别保持为23.1m，123m，63m，其中有部分位置可达到24.1m深度。在支护中强调以钻孔灌注桩、连续墙为主，且配合四道内支撑，以此达到支护目的。在BIM技术应用下，主要考虑在三维设计中引入Revit Structure，Redvit Architecture等软件，并进行相关模型的构建，该模型构建结束后便可以将Revit中碰撞检查策略引入，对布置后的支护结构进行分析，判断其与其他结构相冲突的情况，做好调整工作。同时，考虑到该工程场地限制问题，主要需要保证最大坡度要求得以满足的同时，使基坑支护结构标高保持合理。若利用二维图纸，很难对这些问题进行具体描述，而在Revit应用下进行三维模型构建，可使土方开挖方案更为合理。另外，在深化设计中需要做好复杂节点分析工作，比如缀板族模型图的构建，可以通过Revit实现。这样在所有模型合理设计的基础上，便可用于整个工程设计与施工指导。
结束语
由于中国BIM技术起步晚，BIM技术作为一种崭新的技术方式，熟练掌握BIM相关软件是必备的技能。随着计算机信息数字化的快速发展，BIM技术的应用一定会普及到工程的全生命周期，这也是BIM技术未来在基坑工程中的发展方向。
参考文献
[1] 杨敏，赵军.BIM技术在深基坑工程中的应用探讨[J].工程地质学报，2016，22（S1）：407-412.
[2] 黄子浩.BIM技术在钢结构中的应用研究[D].广州：华南理工大学，2016.
[关键词]BIM；特点；基坑设计；应用
中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）05-0179-01
1 前言
伴随着国内超高层建筑的迅猛发展，深基坑工程的规模和深度也在不断扩大，更多的深基坑出现在建筑和人口密集的地区，这对基坑工程的设计提出更高的要求。
2 BIM技术的特点
2.1 信息集成
BIM技术的核心是通过数字信息组建一个三维模型数据库，设计师在进行方案设计的时候可直接从中提取相关设计信息，这种设计方法有别于传统的二维设计模式，设计人员可以通过数字信息快速便捷的模拟建筑物的真实信息，包括建筑内各构件的几何形状、空间关系、各设计要素（如梁、板、柱、管线、设备）的建筑信息和功能特性、以及各构件直接的连接方式、荷载情况等。另外，对于工程中各个复杂的建筑节点也可以进行三维深化设计，这也是二维图纸最大的弊端。
2.2 工作协同性
BIM技术为建筑建造过程中各参与方搭建起一个可同步工作的新平台，该平台便于业主、设计方、施工方、监理以及后期运营管理者及时沟通信息，实时关注建筑建造过程中的各个环节，提高工程质量的同时又不影响工作效率。通过BIM技术建立的三维模型进行结构、管线及其他系统的碰撞检查，可以在满足各专业不同布设原则的基础上自动检查出各系统之间存在的冲突或影响，从而提高整个设计团队的工作效率，加强各专业之间的沟通。
2.3 工作关联性
BIM的基本特性之一是建筑信息在模型建立、使用过程中随时保持相互关联，即当建筑中的任一内容发生改变时，使用BIM技术可以及时将变动反映到模型的平面、立面、剖面及三维模型中，方便工程人员及时查看更改，而不需要工程人员对图纸逐个进行处理。这一特性使得建筑信息能够在最短的时间内传递至于各专业相关技术人员，节省了人力，降低了成本，提高了工作效率。目前，国内BIM技术的引入、应用及开发大都集中在建筑结构领域，地下工程中的应用也基本仅限于地铁车站等的设计建造过程中，主要是用于各专业协同工作、管线综合的碰撞检查和施工过程模拟。基于BIM技术自身的优势及国内的应用情况，研究如何将这一技术在深基坑工程前期勘察、方案设计、施工管理等方面进行深入应用，充分发挥其三维可视化、协同工作、深化设计及资源共享等方面的优点，对工程建设具有重大意义。
3 基于BIM的基坑设计的优势
3.1 传统设计方法的不足之处
传统的基坑设计分计算和绘图两部分。计算模型由独立的计算软件创建，设计者根据计算结果，另行绘制二维平面图、立面图、剖面图、详图，以及设计说明、材料表等。传统的基坑设计常常导致信息在各种复杂的平面、立面、剖面图之间互相矛盾，管线、构件之间的碰撞、错位，尺寸标注的错误难以避免。而随着深大复杂基坑的涌现，支护结构、原有地面建筑、地下构筑物、管线的造型和空间关系复杂，传统二维CAD设计方式在设计表达和协同上的问题显得更加突出。这种设计方式使得每张图纸都是一个相对独立的组成部分，由于没有一个能有效整合所有信息以保证数据完整性的中央信息数据库，这些分散的资料必须依靠专业人员的解读才能相互联系成为一个可理解的整体。因此，保证各项设计内容和各专业间的协同配合，使设计意图在各相关方的无障碍沟通和共享，是提高项目整合度和协作度的关键。
3.2 利用多维信息模型替代二维绘图
基于BIM的基坑设计是通过创建包括各种信息的三维基坑模型（BIM模型），实现二维设计向三维动态可视化设计转变，然后根据3D模型自动生成各种图形和文档，而且始终与模型逻辑相关，当模型发生变化时，相关联的图形和文档将自动更新；BIM模型中所创建的对象存在着内建的逻辑关联关系，当某个对象发生变化时，与之关联的对象随之变化。实现不同专业设计之间的信息共享。各专业系统可从信息模型中获取所需的设计参数和相关信息，不需要重复录入数据，避免数据冗余、歧义和错误。
3.3 实现各专业之间的协同设计和相关各方的信息共享
基于BIM的设计过程就是项目的中央信息数据库的建立过程，包括基坑及周边环境的所有实体和功能特征的相关信息。某个专业设计的对象被修改，其他专业设计中的该对象会随之更新。项目的所有实体和功能都存储在这个数据库中，这为项目团队成员间进行信息交换提供了方便，使提高项目整合度和协作度成为可能。BIM采用三维动态可视化设计，将过去的的二维线条式的构件变成三维的立体实物图形进行展示。各专业间的构件、单元等可以用直观的立体三维效果图表示，可以优化设计，以更好地利用建筑空间，并有效避免各专业之间管、线的冲突，提高各专业之间的配合和协调，减少各种图纸的错、漏、缺现象。
3.4 实现虚拟设计和智能设计
利用BIM强大的建模、渲染、动画技术，能够方便地提供基坑工程各个阶段的效果图和动画。同时由于深大基坑的复杂性，围护桩、支撑、锚杆、地下管线和其他地下构物可能会产生交叉、重叠现象，导致施工时无法按设计要求进行。利用BIM建模工具的碰撞检测功能可以方便地进行检查，并据此进行修改设计。
4 施工中BIM技术的应用
由于基坑工程本身具有一定的特殊性，如竖向支撑体系、场地或环境等，都可能影响施工质量，所以基坑设计中需严格做好土方开挖方案编制工作，如车道设计问题、开挖顺序以及出口土布置等。此时在BIM技术应用下可采取4D模拟措施，通过模拟施工工程，判断施工方案是否存在问题。本文在研究中主要选取某工程作为实例。该基坑在深度、长度与宽度上分别保持为23.1m，123m，63m，其中有部分位置可达到24.1m深度。在支护中强调以钻孔灌注桩、连续墙为主，且配合四道内支撑，以此达到支护目的。在BIM技术应用下，主要考虑在三维设计中引入Revit Structure，Redvit Architecture等软件，并进行相关模型的构建，该模型构建结束后便可以将Revit中碰撞检查策略引入，对布置后的支护结构进行分析，判断其与其他结构相冲突的情况，做好调整工作。同时，考虑到该工程场地限制问题，主要需要保证最大坡度要求得以满足的同时，使基坑支护结构标高保持合理。若利用二维图纸，很难对这些问题进行具体描述，而在Revit应用下进行三维模型构建，可使土方开挖方案更为合理。另外，在深化设计中需要做好复杂节点分析工作，比如缀板族模型图的构建，可以通过Revit实现。这样在所有模型合理设计的基础上，便可用于整个工程设计与施工指导。
结束语
由于中国BIM技术起步晚，BIM技术作为一种崭新的技术方式，熟练掌握BIM相关软件是必备的技能。随着计算机信息数字化的快速发展，BIM技术的应用一定会普及到工程的全生命周期，这也是BIM技术未来在基坑工程中的发展方向。
参考文献
[1] 杨敏，赵军.BIM技术在深基坑工程中的应用探讨[J].工程地质学报，2016，22（S1）：407-412.
[2] 黄子浩.BIM技术在钢结构中的应用研究[D].广州：华南理工大学，2016.