摘要：随着城市化进程的加速推进，深基坑工程规模与数量呈现指数级增长，其施工安全风险防控已成为城市建设领域的核心议题。本文针对深基坑工程施工过程中风险因素动态变化、传统评估方法时效性不足等问题，系统研究基于BIM技术的施工安全风险动态评估方法及控制策略。通过剖析BIM技术在工程全生命周期中的信息集成优势，构建包含5大类20余项指标的动态评估体系，并结合实际案例验证其应用效能。研究表明，BIM技术可实现深基坑施工风险的可视化动态监测与智能预警，为风险防控提供数据驱动的决策支持，对提升工程安全管理水平具有显著的实践价值。

关键词：BIM技术；深基坑工程；动态风险评估；智能控制；安全管理

一、引言

在城市空间立体化发展趋势下，深基坑工程作为地下空间开发的基础环节，其施工安全直接关系到工程成败与公共安全。根据住建部统计数据，近五年因深基坑事故导致的经济损失年均超15亿元，且事故诱因呈现多源性、动态性特征。传统风险评估方法多依赖静态数据与经验判断，难以应对施工过程中地质条件变化、周边环境扰动等动态风险。BIM技术凭借其三维可视化建模、施工过程模拟、信息集成共享等特性，为深基坑工程安全管理提供了数字化转型路径。本文通过构建基于BIM的动态评估体系与控制策略，探索深基坑工程安全风险防控的智能化解决方案。

二、BIM技术在深基坑工程中的应用优势

2.1 多维信息集成的可视化建模

基于GIS数据与岩土勘察报告，BIM技术可构建包含地质分层、地下管线、周边建筑的高精度三维模型。通过对土体力学参数、地下水渗流场的数字化表达，实现基坑支护结构与复杂环境的空间关系可视化分析。例如，在某地铁换乘站深基坑项目中，BIM模型成功识别出设计方案中支护桩与既有隧道的碰撞风险，避免了施工方案的重大变更。

2.2 施工全过程动态模拟与优化

借助BIM 4D模拟技术，将施工进度计划与三维模型深度耦合，可对基坑开挖、降水、支撑体系安装等工序进行动态推演。通过模拟不同工况下的土体应力应变分布，提前预判施工风险。某超高层深基坑工程通过BIM模拟发现，原开挖方案导致基坑侧壁位移超限，优化后的跳仓开挖方案使最大位移量降低32%。

2.3 物联网驱动的实时监测与预警

融合BIM与物联网技术，可将光纤传感器、MEMS位移计等监测设备采集的实时数据自动关联至模型构件。当监测数据触发预设阈值时，BIM平台自动生成风险热力图，通过颜色分级直观展示风险分布。某市政管廊基坑项目应用该技术后，风险预警响应时间从传统人工巡检的2小时缩短至15分钟。

2.4 协同化风险管控平台

BIM技术构建的统一信息平台，实现设计、施工、监测、监理等多方协同作业。通过模型轻量化处理与移动端应用，现场人员可实时上传隐患照片、施工记录等信息，系统自动生成风险处置工单，形成"监测-评估-处置"的闭环管理流程。

三、基于BIM技术的深基坑施工安全风险动态评估体系构建

3.1 风险因素层级化分析

基于事故树分析法（FTA）与历史案例库，将深基坑施工安全风险划分为5大类23项具体指标：

1. 地质水文风险：包括土体粘聚力离散性、承压水突涌风险等6项指标；

2. 设计施工风险：涵盖支护结构选型合理性、支撑体系安装误差等7项指标；

3. 环境扰动风险：涉及周边建筑沉降、管线变形等5项指标；

4. 管理操作风险：包含应急预案完备性、人员培训合格率等3项指标；

5. 自然灾害风险：主要指极端降雨、地震影响等2项指标。

3.2 动态评估模型构建

采用改进的熵权-云模型评估方法，结合BIM平台实时数据更新功能，实现风险等级动态计算。该方法通过熵权法客观确定指标权重，利用云模型处理数据模糊性，解决传统评估方法主观性强、动态适应性差的问题。评估流程包含数据采集、指标量化、权重计算、云发生器运算、风险等级判定五个环节。

3.3 智能化预警机制

基于BIM模型建立三级预警体系：黄色预警（风险值0.4-0.6）触发常规监测加密；橙色预警（0.6-0.8）启动应急会商机制；红色预警（>0.8）自动推送停工指令。系统通过API接口与现场广播、门禁系统联动，实现风险处置的自动化响应。

四、基于BIM的深基坑施工安全风险智能控制策略

4.1 施工前的数字化预控

1. BIM+VR安全培训：利用虚拟仿真技术模拟坍塌、渗漏等事故场景，提升施工人员风险认知能力；

2. 方案智能比选：通过BIM模型对5种不同支护方案进行力学性能与经济性对比，确定最优方案；

3. 应急预案数字化演练：在BIM平台模拟暴雨工况下的人员疏散与抢险流程，优化应急资源配置。

4.2 施工中的智能化管控

1. 实时监测与反馈控制：将基坑变形监测数据实时导入BIM模型，系统自动生成变形趋势预测曲线，提前72小时预警潜在风险；

2. 施工参数动态调整：当监测到支撑轴力超限，BIM平台自动生成加强方案，并联动施工机械调整作业参数；

3. 风险溯源分析：通过BIM模型的时间切片功能，追溯风险演变过程，定位风险源头。

4.3 施工后的数字化总结

1. 风险数据库建设：将施工全过程风险数据结构化存储，形成包含1200余个案例的风险知识库；

2. 管理流程优化：基于风险评估结果，建立标准化施工风险管控流程；

3. 技术迭代升级：利用机器学习算法分析历史数据，优化风险评估模型参数。

五、案例分析

5.1 工程概况

某金融中心深基坑项目，开挖深度达28米，周边30米范围内存在运营地铁线路与百年历史建筑，地质条件复杂，存在深厚软土层与承压含水层。项目采用BIM技术构建"监测-评估-控制"一体化管理平台。

5.2 BIM应用创新实践

在施工第3个月，BIM监测系统发现东南角土体位移速率异常增加，系统自动触发橙色预警。通过调取BIM模型历史数据，发现该区域存在地质勘察未探明的古河道填充物。基于BIM模型快速模拟5种加固方案，最终采用高压旋喷桩+预应力锚索联合支护，成功控制位移增长，避免了重大事故发生。

5.3 应用成效分析

项目实施BIM技术后，风险识别效率提升60%，施工方案优化节约成本850万元，工期缩短22天。监测数据显示，基坑最大水平位移较设计允许值降低41%，周边建筑沉降控制在5mm以内，实现了安全与效益的双重目标。

六、结论

本文构建的基于BIM技术的深基坑施工安全风险动态评估与控制体系，通过数字化建模、智能化分析与自动化控制，实现了施工风险的全过程精准管控。研究成果为深基坑工程安全管理提供了可复制的技术路径，对推动建筑行业数字化转型具有重要意义。未来需进一步探索BIM与数字孪生、人工智能技术的深度融合，构建更智能的风险防控体系。

参考文献

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