BIM技術結合WEB系統在基坑監測中的應用研究

陳金鋒

摘 要：為了解決基坑監測數據不準確的問題，開展了BIM技術與WEB系統聯合用于基坑監測的研究。結合基坑開挖工程實例，介紹工程實際情況，利用BIM技術構建出基坑三維立體模型，在此基礎上，建立監測點族，并反饋到模型中，實現模型與基坑監測數據之間的有效關聯，推動基坑監測工作可視化進行。根據研究結果可知，搭建具備監測數據分析與預警功能的WEB系統，并找出BIM模型與WEB系統的交互方式，可達到充分發揮BIM技術優勢的效果，實現基坑工程數字化開展。

關鍵詞：BIM技術;WEB系統;基坑監測;模型創建;系統設計

中圖分類號： TU754? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）04-0096-03

0 引言

城市化的不斷推進與發展，使深基坑工程施工數量增多，為保證基坑開挖施工安全性、秩序性，需注重對該項工作的全過程監測。在陳林波研究中指出，BIM技術作為當前建設工程常應用的技術之一，在施工監測、故障判斷等方面優勢顯著;WEB系統可實現自動預警，并創設出直觀性的數據圖表，便于施工前的分析。但對二者聯合應用方面研究較少，本研究將二者結合起來，應用到開展基坑開挖作業中，通過創建模型，導出基坑監測數據等方式，使基坑監測數據不準確的問題得到有效解決。

1 工程概況

某工程建設有2層地下室，基坑開挖面積約1.5萬m2，開挖深度18 m，土方總開挖量達30萬 m3。對現場地質情況進行勘察，發現主要土質為粉土、砂土互層以及粉質黏土。經測量，基坑與周邊河道最近距離為50 m，為保證基坑外圍的穩固性，決定設置TRD水泥攪拌墻與鋼筋混凝土地下連續墻。此外，基坑中的支撐結構為鋼筋混凝土，共兩層，均采用雙圓環的設置形式，各圓環半徑為64.5 m、75.2 m。工程基礎設計等級為甲級，基坑安全等級為一級，施工結構如圖1所示。

2 BIM技術在基坑監測中的應用

2.1 打造BIM監測模型

根據現場作業環境以及基坑監測要求打造BIM模型，在此期間需應用到Revit軟件，而軟件中談及到的“項目”主要指單個設計信息的集合，通常有設計圖紙、項目視圖、項目構件等?！白濉眲t同時包括相關圖形的圖元組以及通用屬性集。但需注意的是，相同族的不同圖元部分的值可能存在差異。

模型建設時，需借助族的組合來制定項目文件，因此，族便是項目的核心，貫穿于整個設計項目中，是項目模型中最基礎構筑單元。結合工程具體要求，在建設BIM模型時，將基坑各類構件設置為一個“族”類別，包括地下連續墻、樁基礎、土方等參數化族，而族文件為各類建筑構件，如柱、板、鋼筋等，再將其分別整合到項目文件中，做好與項目有關信息的填寫，實現基礎構件的導入。與此同時，依托于不同構件在空間中所表現出的實際位置關系，精準記錄相對應的平面坐標，還需詳細標記構件標高，以此為依據，打造出基坑支護的BIM模型。模型的建立極大程度地便利了構件的更新工作，只需對軸網位置、標高值便能夠實時改變構件位置與高程。

2.2 模型中監測點族設置

族是組成項目的基礎構件，亦是參數信息的重要載體。針對現場設置的不同監測點打造專用族庫，再導入相應的監測數據，實現BIM模型與基坑監測數據的有效關聯。本工程基坑監測內容有不同連續墻的深層側向位移監測，如地下連續墻、基坑外側TRD連續墻等，同時，還包括基坑內、外水位監測、周邊建筑沉降監測等。針對不同監測工作設計相應的監測點專用族庫，包括水位監測點族、周邊沉降監測點族、水平位移監測點族[1]。

創建族時，若選用公制常規模型族樣板進行，則可將“常規模型”族看做成通用族，由于其不具備其他族的特性，可在模型任意位置放置，因此這類族能夠有效適應基坑監測作業的實際需求，在模型上加以顯現。此外，在族類別、族參數中對監測點族進行處理，將其變更為基于工作平面的添加方式，便可以按照工作平面的方式將監測點族添加到項目指定的監測平面上，從而達到點族集中操作的目的。

完成族類型確定后，執行監測點族相關參數信息的添加工作，比如報警值、監測數據等，通過對參數進行設置，可建立起基坑BIM模型與基坑監測數據彼此間的聯系。而監測點族的設置能夠將各類監測數據填寫至對應的族類別中，實現所有監測信息的全面該匯總，并呈現在模型上，只需對模型進行觀察，便能夠獲取到有價值信息，便于數據處理、分析工作的進行。

2.3 監測點色彩變化模擬

監測點族設置工作完成后，此時的BIM模型中便能夠查詢到監測數據信息，但為實現對模型全方位、跟蹤監控，就需在模型中增加一維時間參數，以此有效處理靜態監測信息，并轉化為動態性的數據。與此同時，賦予模型色彩，增強基坑監測點現場情況的直觀性。色彩模型設計、打造期間，需應用到BIM系統中的數據分析模擬軟件。其作用是整合所有靜態模型，并設置時間軸維度，且該軟件具備動態模擬的功能，從而達到對基坑監測數據動態模擬的目的。具體處理程序如下：在族編輯器中，借助Revit族函數中的if函數關聯監測數據與報警值，對點族顏色變化進行控制，若監測數值大于設定的報警值，監測點族則為紅色，如圖2所示。若小于報警值，點族則顯示綠色。

3 基坑監測WEB系統的設計與實現

3.1 問題與需求分析

本工程涉及到的基坑監測內容較多，需整理的監測數據量大，傳統人工操作方式無法實現對監測數據的快速處理，對此，需應用計算機設備執行監測數據分析與處理工作。在此基礎上，搭建相應的分析系統和預警系統，設置數據庫，建立起系統與數據庫之間的聯系，確保各類監測數據信息的及時錄入與計算。數據分析預警系統應用WEB系統構架原理，可同時調取多個用戶界面，再將給定的預警值作為依據，構建出直觀的數據圖表。因系統具有開放性的特點，能夠和BIM模型有效結合在一起，并將監測數據圖表轉換為模型可識別的格式文件進行導出。

3.2 系統總體設計

WEB系統設置有多個功能模塊，包括監測數據錄入、存儲、查詢、分析等，且不同類型數據均有相對應的錄入格式，借助表格完成數據的統一導入，促使數據處理效率大幅提高。此外，系統獨特的網頁格式可將鏈接功能設置于模型中，只需對模型界面進行操作，便可實現對系統網頁的調控，并做到網頁中各類數據的實時調取，為模型具體監測點提供直觀的基坑監測數據信息[2]。

3.3 軟硬件設計

3.3.1 B/S架構

B/S結構是在Intenet技術基礎上，對C/S結構的一種改進。在這種結構下，用戶界面完全通過Web瀏覽器實現，一部分事務邏輯在前端實現，但是主要事務邏輯在服務器端實現。B/S結構主要利用了不斷成熟的Web瀏覽器技術，結合瀏覽器的多種ScriPt語言（Java Script等）和服務器端的Script語言（PHP、ASP、JSP）等技術，利用通用瀏覽器實現了原來需要復雜專用軟件才能實現的強大功能，并節約了開發和維護成本，架構如圖3所示。

3.3.2 軟件功能

本工程運行的網站系統在開發時遵循三層框架原理，分別為表示層UI、業務邏輯層BLL、數據訪問層DAL。其中，表示層又叫做轉換器，可實現系統中各類數據地轉換，“UI”為用戶界面，具體指可供用戶操作以及和后臺交互的頁面，確保用戶發出的請求能夠被系統操作人員及時接收與處理，并做到所需數據信息的快速反饋，打通用戶端訪問系統的窗口。業務邏輯層BLL是開發系統時的關鍵性內容，主要功能是處理系統各類業務，并跟蹤操作數據訪問層，能夠實現對復雜邏輯判斷的有效處理，并起到精準驗證監測數據的作用。數據訪問層用于訪問數據庫中的各項數據信息，再將查詢到的數據傳輸給業務邏輯層。同時，該層還能執行數據增加、刪除、修改等操作。

系統主要由兩大模塊組成即數據圖表查詢、基礎信息管理，系統功能模塊圖如圖4所示。前者工作內容為分類、查詢、統計監測數據，并生成相應的數據曲線圖或其他類型的圖表;而基礎信息管理模塊功能表現在跟蹤管理項目信息、監測數據、點位信息等方面，還可執行數據導入、編輯等操作。

3.3.3 數據庫設計

針對本工程設計數據庫時，共創設5張數據表，包括監測數據表、報警數據表、監測點位信息數據表、監測類型信息表、工程項目信息表。各表均設有主鍵，以保證監測數據的唯一性。同時，又針對不同數據表建立外鍵鏈接，實現數據的共享。采取數據結構化存儲方式，以此增多數據庫中總數據量，還能夠大幅提高數據讀寫效率。監測點位信息表的作用是存儲各監測點相關信息，主鍵為點位ID，而外鍵分別為項目ID、類型ID，分別關聯工程項目信息表、監測類型信息表，以此確定點位所屬工程項目與監測類型。而工程項目信息表功能是存儲與工程項目有關的基本信息，主鍵為項目的ID，數據表格式如表1所示。

3.4 系統實現

利用互聯網平臺自身帶有的鏈接功能，將超鏈接設置在模型監測點上，實現系統中各類文件的有效導出，而在填寫鏈接選項卡時，應保證文件名稱與監測點名稱相一致。比如，若想要在模型中上傳某點監測數據曲線圖，則需在鏈接名稱欄中寫入系統相應網址，便可實現模型信息的跳轉。超鏈接導入正確后，可在模型中選擇隨機監測點，系統便可彈出與此點有關信息的窗口，比如監測點現場圖片信息、監測點數據圖表等，同時，系統還可對不同時間段基坑監測數據進行查詢，并對該區段信息的曲線圖進行放大查看。

通過鏈接導出的數據信息曲線界面可實現頁面布局的及時響應，且各界面均能夠將數據曲線完整地呈現出來，而頁面中還設有查看該監測點圖片與表格的按鈕，依托于BIM模型色彩呈現優勢，實現對監測數據信息的直觀查看，為工作人員基坑位移判斷提供可視化參考[3]。

3.5 成效評價

在B/S架構基礎上，將BIM技術與Web系統有機結合起來應用到基坑監測中，可幫助監測人員全過程掌握施工現場情況，經過細致分析與現場圖畫調用，找出可能引發基坑位移沉降的影響因素，制定可行的預防措施，使基坑監測數據不準確問題得到妥善解決，取得理想成效。

4 結語

本文依托于BIM技術可視化、可參數化的優勢，打造BIM模型，實現模型與工程基坑監測數據共享，并在模型中設置基坑三維變形監測點，確保對現場作業的實時監控及預警。將WEB系統創建在監測點上，完成數據的超鏈接導出，有效結合BIM模型與WEB系統，在互聯網技術的幫助下，展開對工程的遠程監管，以保證基坑監測數值準確。但本研究因項目樣本有限，只對一個項目進行研究，結果不夠具備說服力，在未來應將BIM模型與WEB系統結合方式投入到更多項目中，總結經驗，實現推廣應用。

參考文獻

[1] 陳林波，岳光耀，徐財門，等.基于BIM技術的基坑工程監測信息管理系統[J].鐵道建筑技術，2021（10）：50-54.

[2] 代祥勇，馬超，張文.基于Web的深基坑監測管理信息系統的設計與實現[J].城市勘測，2021（1）：74-78.

[3] 孫艷崇.基于BIM技術的基坑監測應用研究[J].科學技術創新，2020（24）：188-189.