BIM技术在地铁站基坑支护工程中的应用

BIM技术在地铁站基坑支护工程中的应用

近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。随着科技的进步，BIM技术已逐渐成为项目施工中解决重难点问题的首选工具。深基坑施工的危险性较大，特别是处于地铁周边的基坑，需要重点关注。基于此，研究开发了一种基于BIM技术的基坑微变形监控系统。该系统引入BIM技术，在原有钢支撑自适应系统的基础上，结合建筑信息模型，与钢支撑的实时轴力数据和位置一一对应，可对地铁站基坑支护体系进行三维展示，快速查看支护体系下钢支撑的空间位置关系、运行状态及监测数据，及时传递现场信息，以便于控制基坑变形，确保施工安全。本文就BIM技术在地铁站基坑支护工程中的应用展开探讨。

标签：建筑信息模型;基坑;钢支撑轴力;空间位置

引言

工程概况：某轨道交通13号线东明路站位于成山路与东明路交叉口东侧，轨交6号线东明路站旁，主体结构沿成山路东西向布置，建成后6号线、13号线可形成T形换乘。其中，轨交13号线东明路站全长203.2m，宽21.6m，地下3层岛式车站，有效站台范围按地下3层双柱三跨框架结构设计。

1 BIM技术的优势

（1）可视化设计，通过BIM技术成果，可以提取效果图，并利用效果图提供虚拟漫游的空间，和仿真模拟等，让参建方对项目本身有直观的了解。（2）关联修改设计，BIM模型的各个构建几何参数联动特性，并且使得模型与模型和视图以及统计数据之间实时关联。（3）参数化设计，参数化设计的优势在于各个构建和设备之间都是由参数化构成的模型，并且可以直接利用模型信息进行数据统计和分析模拟，通过调整参数直接来控制构建的几何形状。（4）任务划分与管理，设计处于整个周期重心的位置，同时对个专业间优化管理协同合作，实施精细化管理。（5）协同设计，BIM团队通过BIM设计平台可以实现实时协同，各专业协同，三维校审等功能，避免减少差错提高工程质量。（6）三维设计交付，三维模型的建立不仅可以任意查看三维模型，还能任意切换二维视图，相比传统设计，大大提高工作效率。（7）性能分析，对于建筑专业，BIM技术还可提供光照、能耗、消防疏散等功能，更为人性化的设计。（8）远程与移动平台工作，此项优势更适用于设计、施工、监测协同管理，利用移动平台随时传递工程信息，确保信息交流的及时性和准确性，提高工作效率和安全等级。

2基于BIM技术的基坑钢支撑轴力实时监控方案

2.1系统设备的平面布置

某市轨交13号线东明路站项目沿基坑深度方向设置6道支撑：包括钢筋混凝土支撑和钢支撑，钢筋混凝土支撑的支撑截面800mm×800mm，顶圈梁截面

1200mm×1000mm;鋼支撑型号包括φ609mm（t=16mm）和φ800mm（t=20mm），对钢管支撑进行轴力补偿和实时监控。

2.2模型建立

（1）整体模型建立。在Revit建模软件中项目环境下，根据设计图纸建立基坑支护结构整体BIM模型，包括旋挖支护桩、冠梁、腰梁、预应力锚索等;此外，由于周边地下环境复杂，结合业主提供的地勘报告、周边管网布置图及现场查勘情况，将锚索设计范围内的地质岩层分布、周边地下管网环境进行BIM建模。（2）精细化模型建立。在Revit建模软件中体量环境下，根据设计图纸建立预应力锚索的精细化模型，包括预应力锚索的钢绞线、导向帽、注浆管、架线环、紧固环、锚垫板、锚具、波纹管及辅助材料等。

2.3系统网页端监控平台及其功能

BIM主页面主要通过BIM模型展示了项目的整体运行情况，更直观地展现项目在空间中的位置及周边情况，用户则可更容易地了解项目运行的缘由及系统的价值，具体的功能有：项目基本信息展示、项目总体三维展示、项目数据对接硬件系统的布局、硬件系统的链接方式、周边配套设施的部署安装情况、泵站所挂载的油缸位置及状态、项目第一视角漫游功能、泵站区域展示功能、当前系统工作状态。系统提供了剖切图展示功能，用户可点击左侧相应的项目树去选择指定的油缸，更有针对地展示油缸数据及相应的位置状态等。剖切区域图主要展示的是选取的泵站所控制的油缸所在的空间位置及所控制的承压区域，项目管理人员可迅速地了解该区域的安全情况，出现问题时，也可有目的性地去解决问题，辅助项目管理人员管控项目。区域选择功能主要辅助管理人员了解项目总体在空间中的划分情况，辅助项目管理及安全规划。系统配置功能主要辅助管理人员配置当前系统的基本信息：项目名称、项目地址、压力单位等。用户可以根据项目的实际情况进行修正。

2.4三维可视化交底

利用Revit建模，生成FBX文件，导入3Dmax中，根据优化后的预应力锚索模型及施工方案进行三维技术交底动画制作。从人材机准备到锚索施工精确定位、成孔钻机就位、成孔施工、清孔、锚索制作安装、注浆等，均利用精细化的BIM模型进行动态展示。借助BIM化的新型沟通方式，将二维图纸信息更科学、更精确地向项目部技术人员、作业班组进行展示，大大提高了技术交底的效率，实现信息多方随时共享。

结语

系统在地铁站基坑支护工程中的应用顺利，效果较为理想，建筑信息化模型为相关人员提供了一个快捷的、直观的施工现场关键设备空间位置关系，同时也提供了相关设备的关键技术参数的实时数据，便于多方共管，多方共建，推进工程进度，确保施工安全。系统应用过程中，发现了下一步系统改进之处，比如能

否通过技术手段减少数目众多的钢支撑和油缸参数匹配对接工作量等。

参考文献：

[1]顾国明.基坑微变形控制系统的试验研究[J].建筑施工，2014，36（9）：1093-1095.

[2]张云超，仇春华，徐小俊.上海交响乐团迁建工程中BIM技术的应用[J].建筑机械化，2014，35（Z1）：29-32.

[3]赵宏俊，吴银仓，叶雄峰，等.BIM技术在工程实践中的探索与应用[J].建筑机械化，2016（12）：41-45.

[4]刘一鸣，刘国楠，顾问天.BIM可视化技术在基坑设计中的应用[J].铁道建筑. 2016（06）

[5] 管昌生，侯建贵.基于BIM技术的地铁站房结构非线性有限元分析[J].公路. 2018（07）