基于Revit的深基坑工程建模過程研究

徐財門 李 斌 秦思遠 辛公鋒 張家寶 王安濤 余佳興

(1.青島市市政工程設計研究院有限責任公司，山東 青島 266000；2.山東高速工程檢測有限公司，山東 濟南 250000； 3.山東科技大學土木工程與建筑學院，山東 青島 266590)

近年來，在政府、住建部的大力推動下，我國BIM技術發展已進入快速發展階段，特別是在房屋建筑工程領域應用廣泛，但在巖土工程、地下空間領域的應用尚處于初級探索階段，將BIM技術引入到深基坑工程，特別是復雜的深大基坑項目，有利于實現工程信息共享，提高協同工作效率，減少施工中出現的常見問題。雖然Revit軟件在創建BIM模型方面有著廣泛應用，但由于深基坑工程項目比較復雜，圍護形式多樣，深基坑支護模型建模的難度仍比較大。

袁志華[1]基于Revit軟件講述了深基坑工程建模的必要性、建模前人員設備的準備及詳細的建模過程，但像深基坑這種大體量工程要進行建模前目標、深度的總體規劃。地形模型也是深基坑模型必不可少的一部分，將地形模型和支護模型組合展示，模型會更加形象、真實，而建模規劃師通常忽略地形模型的重要性。

針對以上問題，本文結合某基坑工程實例，分析Revit軟件在創建深基坑BIM模型方面的優勢，講述建模前的規劃工作及支護模型和地形模型的創建過程。

1 BIM建模軟件分析

BIM技術是以建設工程項目的各項相關信息、數據作為模型的基礎，進行多維信息模型的創建，使之在設計、施工、運營中發揮效用[2]，解決項目可能存在的問題，并且能夠提供項目分析數據，協調多方面來提高管理效率。可視化、數據集成化的多維建筑信息模型是BIM技術應用的最重要的前提，能夠將二維設計圖紙轉化為三維模型，從進度、質量、成本多維度去解決施工中的難題。目前市場上的建模軟件有Revit,Bentley,ArchiCAD,CATIA，具體功能分析詳見表1。

表1 常用的BIM建模軟件特點分析

在深基坑支護工程中，錨桿、錨索等構件數量多、交錯布置，尤其是在支護結構變形處容易發生交叉、碰撞，而Revit軟件自帶的碰撞檢測功能，不需要再借助其他軟件。Revit的族構件參數化程度高且豐富多樣，為模型的建立提供便捷，節省建模時間，也使得Revit模型更加形象逼真。Revit開放性、兼容性高，可根據Revit API接口進行二次開發，提高深基坑工程的建模效率。因此，Revit更適用于深基坑工程支護模型的創建。

2 工程特點

本工程基坑支護的對象為青島市梅嶺路地下通道的地鐵上方疊合區域。基坑長約65 m，寬27 m～43 m,基坑深度為8.0 m～8.5 m。基坑的支護形式：西側采用鉆孔樁+旋噴止水帷幕+錨索的形式，中部地鐵隧道上方采用放坡+錨噴的形式，東側采用鋼管樁垂直支護。本基坑位于建筑物已建成區，南北兩側各有新建的高層建筑，西側緊鄰交通繁忙的深圳路，正下方有地鐵二號線穿過，同時周邊分布著大量的給水、熱力、電力、通信管線。

3 建模前期規劃

由于深基坑工程體量較大，因此建模前要進行建模總體規劃，具體內容包括建模目標、模型深度、模型拆分等。

1)建模目標。模型創建前，要確定建模目標，建模目標是指模型在應用時要實現的功能，依據建模目標決定創建深基坑模型所要采用的軟件和方法。基于深基坑BIM模型能夠實現項目的施工模擬、構件之間的碰撞檢測、工程量計算、施工現場管理等功能。

2)模型深度。在BIM技術中，項目需求決定了模型深度。根據項目需求不同，建筑構件宜分別選用不同等級的信息粒度和建模精度。

3)模型拆分。模型拆分是按專業、樓層等分類方法分文件建模。在Revit軟件中，最常見的拆分方法是按專業拆分，即分成建筑、結構、幕墻、電氣、暖通等幾部分建模。本次案例將拆分成地形表面和邊坡支護兩部分進行建模。

4 模型的建立

4.1 整理和導入圖紙

在建模之前，通常將已設計完成的CAD圖紙導入到Revit項目文件中，作為底圖來輔助建模，能夠節省部分時間，提高建模效率。由于深基坑項目的CAD圖紙比較復雜，構件、文字說明、尺寸標注等內容較繁瑣，在Revit建模過程中會降低計算機運行速度，影響建模效率。因此在導入前，要對深基坑的CAD圖紙進行簡單處理，刪除模型建立中不必要的線段、文字、符號。

在Revit軟件中，導入CAD圖紙有直接導入和鏈接導入兩種操作方式。若設計圖紙已經完全交付，不再發生改動，可選擇直接導入的方式。否則，采用鏈接導入。采用鏈接導入時，Revit文件中的圖紙會隨著源文件的修改而變動，若源文件被刪除或變更位置，Revit文件中的該圖紙也會丟失。在本案例中，由于深基坑工程的設計圖紙已經完全交付，不會發生改動，因此將圖紙直接導入到項目文件中，導入進來后，還需要對導入單位、定位方式、放置標高等參數進行設置，導入CAD的過程如圖1所示。

4.2 繪制標高和軸網

標高、軸網放置的準確性決定了模型創建的正確與否。標高在Revit的立面圖中繪制，軸網在平面圖上繪制，可以逐根繪制，也可以通過拾取連接圖紙中線的方法繪制，后者效率更高且不容易出錯。繪制完成后務必將標高、軸網鎖定，以防止被移動，影響了模型的準確性。

4.3 繪制地形表面

建立深基坑場地模型時，可以通過放置點和導入創建兩種方式，如圖2所示。第一種方式就是在相應點位置輸入點的高程數據。第二種方式通過導入創建，可以導入DWG格式的三維等高線數據，也可以導入TXT格式的點文件數據。考慮到本案例中基坑地勢起伏不大，較為平坦，以及支護形式復雜多樣，所以選用放置高程點的方法，構建多個地形表面并使之組合為基坑地形的方式，繪制完成的基坑地形表面如圖3所示。

4.4 構件族及模型的創建

在Revit中，所有的構件都是通過“族”來創建的，因此“族”是Revit模型的基礎。族可分為系統族、可載入族及內建族[2]。由于自建族在建立時難度較大，耗費時間長，因此優先選用軟件中可利用的族，不建議自建族。

本工程中，由于沒有符合設計要求的錨桿族，因此自建錨桿，選擇“基于面的公制常規模型”的族樣板進行錨桿族的制作。參數化錨桿族所設置的屬性參數有錨桿長度、錨桿直徑、錨桿角度。由于錨桿是分層、等距離布置，因此在布置時可以采用“陣列”或“復制”命令，以提高建模效率。

冠梁和腰梁族的制作也采用內建模型的方法，選擇“公制結構框架—梁和支撐”的族樣板，由于腰梁的截面是不規則的，難以實現參數化，因此直接依照設計要求的尺寸繪制草圖，然后通過放樣命令完成族的創建。與普通梁的繪制方法相同，先設置參照標高和偏移值，然后采用“線”或“拾取線”的方法繪制。繪制時需要注意z軸的對正方式，有原點對正、頂部對正、中心線對正和底部對正四種方式。

深基坑混凝土面層采用Revit的系統族“基本墻”進行建模。鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁和鋼管樁利用族庫大師的公共族庫載入使用(見圖4)。

4.5 模型的整合

在模型創建完成后，通過“鏈接Revit”命令，將各專業的模型鏈接至同一個項目文件中，形成一個完整的建筑信息模型，以便用于后續的項目管理中。在“管理鏈接”處，可以對鏈接的文件進行統計管理，如圖5所示。需要注意的是在建模初期，在項目文件中設置一個公共的項目基點，以便于在模型整合時能夠精準定位(見圖6)。

5 結語

通過對比幾種常見的BIM建模軟件，能夠看出來Revit軟件更適用于深基坑工程支護模型的創建。本文以青島市梅嶺路地下通道的深基坑工程為背景，介紹了深基坑支護模型的創建過程，首先進行建模總體規劃，然后繪制標高、軸網，制作族、支護模型和地形模型，最后形成完整的深基坑支護模型。同時介紹了建模過程中的注意事項及難點。本文研究成果可為類似基坑工程BIM參數化建模提供參考。