基于BIM技术优化地铁车站土方开挖方案的方法

摘要

本发明公开了一种基于BIM技术优化地铁车站土方开挖方案的方法，其包括步骤：根据原土方开挖方案创建地铁车站土方开挖的围护结构模型和支护结构模型；将所述围护结构模型和所述支护结构模型导入至Fuzor软件中，进行整合；根据原土方开挖方案在所述Fuzor软件中模拟挖机施工，对挖机与所述支护结构模型进行软碰撞冲突检查；根据软碰撞冲突检查的结果优化原土方开挖方案。本发明运用BIM技术优化地铁车站土方开挖方案，在直观有效地开展土方开挖与支护结构各构件的协调关系上，做到方案审批率提高、方案内容更加有质量，节约解决争议的时间，对项目成本管控发挥重要作用。

说明书

技术领域

本发明涉及地铁车站土方开挖施工领域，尤其涉及一种基于BIM技术优化地铁车站土方开挖方案的方法。

背景技术

目前，随着我国社会经济的不断发展，地铁工程的建设规模上也在不断扩大，其中地铁车站的施工必不可少的进行土方开挖方案的编写，在施工前期技术人员会根据图纸和设计方案编写土方开挖实施性方案。传统超大工程及基础设施工程都会出现较大基坑土方开挖工作，往往这些深基坑的形状参差不齐，编制土方开挖方案时不能够想的面面俱到，会出现实际施工时和方案有偏差的现象。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种基于BIM技术优化地铁车站土方开挖方案的方法，对前期方案内容进行协调分析，查找不足，优化参数，可有效解决传统施工方案存在的问题，提高方案审批效率，减少返工，提高效益。

本发明采取的技术方案为：一种基于BIM技术优化地铁车站土方开挖方案的方法，其包括步骤：

根据原土方开挖方案创建地铁车站土方开挖的围护结构模型和支护结构模型；

将所述围护结构模型和所述支护结构模型导入至Fuzor软件中，进行整合；

根据原土方开挖方案在所述Fuzor软件中模拟挖机施工，对挖机与所述支护结构模型进行软碰撞冲突检查；

根据软碰撞冲突检查的结果优化原土方开挖方案。

作为本发明方法的实施方式，所述土方开挖方案包括土方开挖前的围护方案以及土方开挖中的支护方案，根据所述围护方案创建所述围护结构模型，根据所述支护方案创建所述支护结构模型。

作为本发明方法的实施方式，所述土方开挖方案还包括土方开挖中的挖机施工方案，根据所述挖机施工方案模拟挖机施工，并且根据所述软碰撞冲突检查的结果，通过调整所述挖机施工方案对原土方开挖方案进行优化。

作为本发明方法的实施方式，所述围护结构模型中的构件包括设置在地铁车站四周土体内的围护桩和格构柱。

作为本发明方法的实施方式，所述支护结构模型中的构件包括设置在地铁车站土方开挖区域内的钢围檩、钢支撑和砼支撑。

作为本发明方法的实施方式，调整所述挖机施工方案包括调整挖机位置、挖机旋转半径以及挖机挖斗的上下移动幅度。

作为本发明方法的实施方式，在对挖机与所述支护结构模型进行软碰撞冲突检查的步骤中，根据挖机位置、挖机旋转半径及挖机挖斗的上下移动幅度，模拟挖机施工时是否与支护结构模型中的构件进行碰撞。

作为本发明方法的实施方式，根据软碰撞冲突检查的结果优化原土方开挖方案的步骤中还包括根据优化后的土方开挖方案在所述Fuzor软件中循环模拟挖机施工，对挖机与所述支护结构模型反复多次进行软碰撞冲突检查，直至得到最优方案。

本发明由于采用上述技术方案，使其具有的有益效果是：运用BIM技术优化地铁车站土方开挖方案，在直观有效地开展土方开挖与支护结构各构件的协调关系上，做到方案审批率提高、方案内容更加有质量，节约解决争议的时间，对项目成本管控发挥重要作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基于BIM技术优化地铁车站土方开挖方案的方法的一实施例的具体操作步骤。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

建筑信息模型(Building Information Modeling，简称BIM)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。它不是简单的将数字信息进行集成，而是一种数字信息的应用，并可以用于设计、建造、管理的数字化方法。目前传统的土方开挖过程是技术人员根据设计图纸然后结合设计方案编制土方开挖实施方案，进入正式土方开挖方案阶段时现场施工人员按照方案进行施工。

传统的方法往往我们不容易肉眼发现方案中的问题，即使方案审批通过也容易造成正式施工时有不能按照方案施工的现象出现，如果按照上级有关部门的要求必须按照施工方案又会有冲突的现象出现，所以造成了现场和方案不一致的现象出现。运用BIM技术进行土方开挖方案优化可以提前发现不容易发现的问题，在直观上看到方案中不合理的现象，及时调整方案参数，做到现场和方案一一对应，不仅能节省方案审批的时间，也为后续的施工提供的良好的保障。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，是本发明实施例的基于BIM技术优化地铁车站土方开挖方案的方法的具体操作步骤。该基于BIM技术优化地铁车站土方开挖方案的方法，主要包括以下操作步骤：

步骤S1：根据原土方开挖方案创建地铁车站土方开挖的围护结构模型和支护结构模型；

步骤S2：将该围护结构模型和该支护结构模型导入至Fuzor软件中，进行整合；

步骤S3：根据原土方开挖方案在Fuzor软件中模拟挖机施工，对挖机与支护结构模型进行软碰撞冲突检查；

步骤S4：根据软碰撞冲突检查的结果优化原土方开挖方案。

其中，土方开挖方案主要包括土方开挖前的围护方案、土方开挖中的支护方案以及土方开挖中的挖机施工方案。在步骤S1中，利用Autodesk Revit建模软件根据围护方案创建围护结构模型，利用Autodesk Revit建模软件根据支护方案创建支护结构模型。其中，围护结构模型中的构件包括设置在地铁车站四周土体内的围护桩和格构柱。支护结构模型中的构件包括设置在地铁车站土方开挖区域内的钢围檩、钢支撑和砼支撑，作用是保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，是对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。

Autodesk Revit软件面向建筑信息模型(Building Information Model，简称BIM)而构建，支持可视化设计、碰撞检测、施工规划和建造，同时帮助与工程师、厂家与设计更好的沟通协作。设计过程中的所有变更都会在相关设计与文档中自动更新，实现更加协调一致的流程，获得可靠的设计文档。

另外，Autodesk Revit还是一款超强的三维建模软件，大小才几十兆，硬件要求也相对较低，并且能够和其他公司开发的二代BIM软件插件相衔接，用它可以非常流畅地建模，然后导出高精度模型给冲突检查软件使用。

进一步地，在步骤S3中，根据原土方开挖方案中的挖机施工方案模拟挖机施工，并且在步骤S4中根据软碰撞冲突检查的结果，通过调整挖机施工方案对原土方开挖方案进行优化，对于原土方开挖方案中的围护方案及支护方案在这一步骤一般不做修改。

在步骤S2中，Fuzor软件在导入Autodesk Revit软件建立的围护结构模型和支护结构模型后，会对两个不同类型的模型进行一个位置的匹配，在Fuzor软件中利用选择功能选择后者导入的支护结构模型，选取基点进行点到点的测量，测量的结果会出现x、y、z三个轴的尺寸偏移数据，根据各模型的相对位置，在选择项的单位和变换的属性中原点选项下方的三个尺寸x、y、z三个尺寸数据，便可匹配两个模型的相对位置，使两者结合成一个完整的模型，从而完成围护结构模型和支护结构模型的整合。另外，为便于整合，在利用Autodesk Revit软件创建围护结构模型和支护结构模型时，需要在同一个坐标系中进行绘制。

在步骤S3中，根据原挖机施工方案，在Fuzor软件中导入或生成挖机的模型，将挖机放置在设计位置，并设置好挖机的旋转半径、挖机挖斗的上下移动幅度或其它相关参数，然后利用Fuzor软件功能模拟挖机施工在设计位置的挖土施工过程，过程中观察挖机是否与支护结构模型中的构件，如钢支撑或砼支撑之间发生碰撞。完成整个挖机施工方案中所有挖机在设计位置的挖土施工过程的模拟及软碰撞冲突检查，得到软碰撞冲突检查报告。

在步骤S4中，根据模拟及软碰撞冲突检查的结构及时调整挖机位置、挖机旋转半径及挖机挖斗的上下移动幅度或其它相关参数，得到修改原挖机施工方案。

然后，根据修改后的挖机施工方案返回到步骤S3，在Fuzor软件中循环模拟挖机施工，对挖机与支护结构模型反复多次进行软碰撞冲突检查，直至满足相关规范、标准要求，将最终的优化结果图片导出，将导出的图片插进方案中，提高方案审批人员对方案表述的快速理解，进而提高方案审批效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。