BIM技术在地下深基坑支护结构施工中的应用

李贺  孙丽娜  王勋  赵坤  李斌

摘要：本文研究了BIM技术在地下深基坑支护结构施工中的应用。通过探讨BIM在设计、施工和管理阶段的具体应用，强调其在设计团队协同、施工流程优化和整个生命周期数据管理方面的优势。论文指出BIM技术在技术标准和人员培训方面面临挑战，并提出了制定标准和加强培训的建议。

关键词：支护结构；具体应用；加强培训；施工流程

一、研究背景

在城市建设不断推进的大环境下，地下深基坑的施工正逐渐成为城市工程中不可或缺的一部分。这些深基坑在建筑、交通和地下设施工程中扮演着关键的角色，例如地铁站、地下停车场、基础设施等。然而，深基坑的施工过程涉及到支护结构的设计、管理和安全等方面，面临着一系列复杂而严峻的挑战。

首先，深基坑支护结构的设计需要考虑地下环境的多样性和地质条件的复杂性。不同地区的土层特性以及地下水位的不同都对支护结构的设计提出了高要求，需要更为精准和可靠的设计方案。其次，支护结构的管理涉及到工程进度的合理安排、施工材料的选择和使用，以及与其他相关工程的协同。这要求施工团队在整个过程中有着高效的协同能力和科学的管理手段。最后，支护结构的施工安全是一个至关重要的问题。深基坑施工过程中可能面临坍塌、地下水渗漏等风险，因此需要科学合理的安全预防和紧急应对措施。

二、BIM技术在地下深基坑支护结构施工中的发展

回顾BIM技术在地下深基坑支护结构施工中的发展历程和广泛应用。通过分析，我们将全面了解BIM技术在支护结构设计和施工过程中的应用现状，为后续深入讨论其在深基坑工程中的具体应用奠定基础。

2.1 BIM技术在支护结构设计中的演进

起初，BIM技术主要用于支护结构的三维建模，为设计团队提供更为直观和全面的设计环境。随着技术的不断进步，BIM在支护结构设计中的应用逐渐演化为更加综合的多维信息集成。现代BIM工具不仅仅关注结构的几何形态，还包括时间、成本、施工管理等多方面信息，为设计阶段提供更全面的支持。

2.2 BIM技术在支护结构施工中的实际应用

在支护结构的施工阶段，BIM技术为施工团队提供了强大的工具。通过数字模型的集成视图，施工人员可以获取包括三维模型、施工图、工程进度等在内的全面信息。这使得施工团队能够更准确地理解设计意图，优化施工流程，提高施工效率。

2.3 BIM技术在支护结构施工管理中的创新

BIM技术在支护结构施工管理中的创新体现在工程进度模拟、施工过程协同和安全管理等方面。通过模拟工程进度，项目管理团队能够更好地规划施工计划，提前发现并解决可能的问题。实时的施工过程协同则促进了不同专业团队之间的协同工作，减少了沟通误差。

三、BIM技术在地下深基坑支护结构施工中的具体应用

3.1 支护结构设计阶段的应用

在支护结构设计阶段，BIM技术通过建立三维模型为工程师提供了直观而全面的设计信息。这不仅有助于理解支护结构的形态和空间布局，而且通过数字协同，设计团队能够实时共享信息，减少设计冲突，提高设计效率。随着BIM技术的演进，其应用已不仅仅限于几何模型，还包括多维信息的集成，如时间、成本和施工管理等。此外，BIM技术还成为支护结构性能分析的强大工具，能够进行结构强度、变形等方面的分析，为设计团队提供优化设计方案的有效手段。

3.2 施工阶段的应用

在深基坑支护结构的施工阶段，BIM技术的应用极大地提升了整个施工过程的智能化和高效性。通过BIM，施工团队得以获得包括三维模型、施工图、工程进度等在内的集成视图，为施工提供全面而准确的信息支持。这使得施工人员能够更加准确地理解设计意图，通过三维模型实现对深基坑各个方面的可视化展示，从而有望提前发现潜在问题。BIM技术在施工阶段的应用不仅提高了沟通和协作的效率，同时为施工团队提供了强大的工具，以更为精细和系统地管理整个施工过程。

3.3 管理阶段的应用

BIM技术在深基坑工程的管理阶段发挥着至关重要的作用，尤其涵盖了整个生命周期，包括运营和维护阶段。透过BIM，工程管理员得以获取详尽的建筑信息，其中包括支护结构的维护历史、更换周期等关键数据。这为深基坑的智能运营和设备管理提供了重要的支持，有助于提高工程的整体效益。通过BIM技术的应用，管理员能够建立数字化的档案，包含各种设备的技术参数、维护手册和历史记录，从而为维护团队提供及时而准确的信息。此外，BIM还支持设备的远程监控和智能化管理，利用传感器和物联网技术，工程管理员能够远程监测设备的运行状况，及时发现异常并进行远程控制。这提高了设备管理的响应速度，有助于迅速解决问题，确保深基坑工程设施的正常运行。

四、挑战与建议

4.1 挑战

在地下深基坑支护结构施工中，虽然BIM技术带来了诸多优势，但仍然面临一些挑战。首先，不同项目之间BIM标准和数据格式的不一致性可能导致信息集成和交流的困难。其次，技术人员的培训和应用水平差异仍是一个制约因素，需要更广泛的培训和推广。此外，对于大规模、高风险的基坑工程，BIM模型的管理和维护成本可能较高，需要更有效的解决方案。

4.2 建议

4.2.1制定统一的BIM标准：为解决不同项目之间BIM标准和数据格式的不一致性问题，建议相关行业组织或机构积极参与制定统一的BIM标准。这一标准应涵盖BIM模型的数据结构、命名规范、文件格式等方面，确保各项目使用的BIM数据能够更加兼容和交流。通过建立统一标准，不仅能够提高信息传递的效率，降低沟通成本，还有助于促进协同工作的顺利进行。此外，标准的制定还可以推动整个行业朝着数字化协同的方向迈进，为BIM技术在地下深基坑支护结构施工中的应用奠定更为稳固的基础。

4.2.2推动技术人员培训：为了更广泛地应用BIM技术，建议积极推动相关人员的培训和教育计划。通过组织内部培训、邀请外部专业机构进行培训课程等方式，可帮助设计人员和施工人员更全面地掌握BIM技术的使用方法。培训内容应涵盖BIM工具的基本操作、模型协同设计、数据管理等方面，以提高技术人员的综合应用能力。通过加强培训，可以推动团队整体水平的提升，从而更有效地应用BIM技术于地下深基坑支护结构的施工中。

4.2.3引入智能BIM管理工具：为了更好地应对BIM模型的管理和维护需求，建议考虑引入智能BIM管理工具。通过采用先进的协同平台和工具，可以优化BIM模型的管理流程，提高模型的可维护性。在大型基坑工程中，这一举措将有助于降低管理成本，实现更高效的模型维护，从而确保BIM技术在支护结构施工中发挥最大效益。

4.2.4持续推动技术创新：为了不断提升BIM在地下深基坑支护结构工程中的应用水平，建议持续鼓励和支持BIM技术在结构分析、施工模拟和智能运维等方面的创新发展。通过引入新技术，不断提升BIM的功能和性能，将有助于扩大其在支护结构工程全生命周期中的应用领域，实现更全面、智能的工程管理。

采取这些建议，我们有望更好地应对挑战，促进BIM技术在地下深基坑支护结构施工中的广泛应用，实现工程的数字化和智能化。

五、结论

综上所述，BIM技术在地下深基坑支护结构工程中的应用为工程管理提供了强大的数字化工具。从设计、施工到运营阶段，BIM的全生命周期应用为提高效率、保障质量、强化安全性提供了新的解决方案。然而，面临的挑战也凸显出标准化、人员培训、管理工具引入和技术创新等方面的需求。通过采取统一标准、加强培训、引入智能管理工具和持续推动技术创新等建议，可以进一步推动BIM技术在该领域的发展，实现更智能、高效的地下深基坑支护结构施工。

参考文献：

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[2]王佳晖,刘学贤.BIM主流建筑设计软件平台的应用对比[J].城市建筑,2022,19(17):138-141+158.