靜力切割與BIM結(jié)合的綠色施工技術(shù)在基坑支護(hù)拆除工程中的應(yīng)用研究

王鑫　鐘煒

摘要：城市新建建筑施工過程中往往面臨基坑支護(hù)拆除工程，由于周邊施工環(huán)境復(fù)雜，環(huán)保要求比較高，政治影響較大，具有施工工期緊、低噪聲低揚(yáng)塵、交通通行要求高等難點(diǎn)，傳統(tǒng)的基坑支護(hù)拆除技術(shù)很難達(dá)到預(yù)期要求。為解決這一問題，以某項(xiàng)目基坑支護(hù)靜力切割拆除工程為例，文章結(jié)合靜力切割技術(shù)與BIM 技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的拆撐工藝進(jìn)行研究、改進(jìn)和優(yōu)化，為實(shí)現(xiàn)綠色施工做出努力。實(shí)踐證明，此兩種技術(shù)的結(jié)合，在基坑支護(hù)的拆除工作中效果較為理想。

Abstract： In the process of construction of new urban buildings， they are often faced with excavation support demolition project. Due to the complex surrounding construction environment， high environmental protection requirements， great political influence， tight construction period， low noise， low dust and high traffic requirements， the traditional excavation support demolition technology is difficult to meet the expected requirements. In order to solve this problem， taking the static cutting demolition project of foundation pit support of a project as an example， this paper combines the static cutting technology and BIM technology to study， improve and optimize the existing support dismantling process， and make efforts to realize green construction. Practice has proved that the combination of these two technologies is effective in the demolition of foundation pit support.

關(guān)鍵詞：靜力切割;BIM;基坑支護(hù)拆除;綠色施工

Key words： static cutting;BIM;demolition of foundation pit support;green construction

中圖分類號(hào)：U231.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）33-0255-03

0? 引言

在保證建筑諸如安全、舒適、經(jīng)濟(jì)等性能的基礎(chǔ)上，在建筑的設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)方面引入環(huán)境概念，是一個(gè)涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科的復(fù)雜的系統(tǒng)工程[1]。伴隨我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)進(jìn)程不斷加快，新建建筑施工中越來越多的開始關(guān)注環(huán)境保護(hù)問題。因?yàn)榻ㄖ锏氖┕み^程周期較長，消耗資源量和能源量大，并且產(chǎn)生廢棄物多，提倡綠色施工，以節(jié)約能源、降低消耗、減少污染物的產(chǎn)生量和排放量為基本宗旨，這對(duì)于減少施工過程中對(duì)環(huán)境的影響具有重大意義。在工程建設(shè)中，綠色施工在保證質(zhì)量、安全的前提下，以科學(xué)管理和技術(shù)進(jìn)步，來節(jié)約資源并減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)四節(jié)一環(huán)保（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)）[2]。綠色施工的理念充分考慮并利用環(huán)境因素，施工過程中對(duì)環(huán)境的影響最少，符合現(xiàn)今的施工要求。本文以某項(xiàng)目基坑支護(hù)靜力切割拆除工程為例，在拆撐過程中采取靜力切割拆除方案，并引入BIM技術(shù)進(jìn)行4D施工進(jìn)度模擬，對(duì)拆撐工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

1? 靜力切割技術(shù)與BIM技術(shù)

1.1 靜力切割技術(shù)

在基坑支護(hù)拆除中，靜力切割技術(shù)主要運(yùn)用金剛石鋼線切割機(jī)等繩鋸切割設(shè)備對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分段切割，并保證切割后的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土仍然能夠保持其完整性。在切割完成后，通過利用起重吊機(jī)起吊至拖車等運(yùn)輸設(shè)備，直接運(yùn)離現(xiàn)場。

因?yàn)殪o力切割技術(shù)施工過程中無振動(dòng)、噪聲、粉塵，不對(duì)未拆除的結(jié)構(gòu)物造成任何損傷，不對(duì)周圍環(huán)境造成污染，完全符合綠色施工的要求[3]。

1.2 BIM技術(shù)

建筑信息模型（building information modeling，BIM）是對(duì)于項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營維護(hù)管理的一種新型過程方法[4]。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，以Revit，Navisworks，Lumion等軟件為基礎(chǔ)，使三維模型的繪制成為可能，BIM技術(shù)集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)師、建筑師、水電暖鋪設(shè)工程師、開發(fā)商乃至最終用戶等各環(huán)節(jié)人員提供真實(shí)準(zhǔn)確的模擬和分析[5]。

2? 靜力切割與BIM 技術(shù)在基坑支護(hù)拆除工程的應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

工程名稱為某項(xiàng)目基坑支護(hù)靜力切割拆除工程，工程位于城市市區(qū)，周邊施工環(huán)境及環(huán)保要求比較高，政治影響較大。工程總建筑面積89500m2（其中地上建筑面積72500m2，地下建筑面積17000m2）;最高層數(shù)12層，最高高度64.18m;本項(xiàng)目共3個(gè)單體（綜合樓1棟，宿舍樓2棟），最大單體建筑面積58300m2，最大單跨跨度30m;基坑深度約為9m，地下2層。本工程基坑共設(shè)置一道鋼筋混凝土支撐，支撐底部設(shè)鋼立柱，待整個(gè)基坑換撐板帶澆筑達(dá)到100%強(qiáng)度后具備換撐條件拆除支撐梁，拆除支撐混凝土總方量約為1000m3。

混凝土支撐拆除自北向南，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20，計(jì)劃澆筑混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，待混凝土養(yǎng)護(hù)5d達(dá)到混凝土強(qiáng)度的50%以上即可達(dá)到原拆除支撐的設(shè)計(jì)要求。1-7軸按照施工進(jìn)度要求，需將混凝土強(qiáng)度提高至C40，養(yǎng)護(hù)3d，達(dá)到50%，地下室外墻防水及保護(hù)層、土方回填分三段施工，保護(hù)層為30mm厚擠塑聚苯板B1級(jí)，隨鋪隨回填，外墻面積為4219m2，回填土為3：7灰土，分層夯實(shí)。土方回填總量約為7065m3。（圖1）

2.2 工程難點(diǎn)

①本拆除區(qū)域地處市區(qū)，揚(yáng)塵污染防治管理要求較高，基坑拆除的工程量很大，在機(jī)械拆除進(jìn)行中要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、鋼筋成品采取保護(hù)措施，機(jī)械拆除后清理渣土工期長難度較大，故采用靜力切割施工方式完成拆除工作。

②拆除工程施工工期緊張，由于受場地條件限制，吊裝設(shè)備起重重量小，支撐梁起吊困難，混凝土的分塊小，切割工程量很大，出于提高施工進(jìn)度的需求，投入的切割機(jī)械和吊裝機(jī)械及人員量大。

③考慮到基坑占地面積大，且結(jié)構(gòu)底板不能在支撐切割拆除過程中受損，因此支撐梁的吊裝存在一定困難，為保證吊裝過程的安全，采用吊車吊裝。

④工程用電量大，要求總包單位提供100kVa以上的箱變，使其能滿足這些機(jī)械的供電量，現(xiàn)場二級(jí)配電箱至少需要5臺(tái)配置。

2.3 靜力切割及吊裝運(yùn)輸

本工程支撐拆除主要采用靜力切割方式，切割機(jī)械主要為金剛石鋼線切割機(jī)。切割下的支撐梁由汽車吊吊出基坑外，根據(jù)工期要求，拆除時(shí)由外而里進(jìn)行，支撐梁拆除順序?yàn)橄惹懈钪瘟?，后切?lián)系梁。

總體吊裝思路：本工程吊具使用200噸汽車吊，最大起吊半徑≤30m，15m內(nèi)起吊重量控制在22噸，15-30m起吊重量控制在7噸。260噸汽車吊，最大起吊半徑≤40，15m內(nèi)起吊重量控制在40噸，15-30m起吊重量控制在13噸，30-40m起吊重量控制在5噸。起吊半徑15米以內(nèi)的區(qū)域，支撐拆除混凝土塊體重量控制在15噸內(nèi)（即以對(duì)撐主截面1000*700為例，切割長度8.5米以內(nèi)），起吊半徑15米以外的區(qū)域，支撐拆除混凝土塊體重量按實(shí)際情況及吊裝能力合理安排。

支撐梁切割：根據(jù)以上吊裝條件和理論數(shù)據(jù)，提前計(jì)算好混凝土塊重量并用紅漆做好切割標(biāo)記，考慮支撐卸力后輕微位移發(fā)生變化，切割刀口要求成倒八字這樣利于后期吊裝。本工程繩鋸機(jī)械配置8-12臺(tái)，切割路線布置由繩鋸從基坑邊30m內(nèi)區(qū)域由外向內(nèi)斷開對(duì)撐梁、支撐聯(lián)系梁、環(huán)梁，直接用吊車吊出混凝土塊，大概順序先斷支撐梁，后斷主撐主要考慮水平撐卸力。排架允許承載力應(yīng)大于切割后的鋼筋混凝土塊重量，保證在吊離前的混凝土塊體安全。為保證已施工結(jié)構(gòu)的安全完整性，拆除支撐梁時(shí)，地下室換撐板帶必須達(dá)到設(shè)計(jì)值100%后方可進(jìn)行拆除。計(jì)劃采用環(huán)撐板帶的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，按照混凝土齡期曲線，3d后達(dá)到50%。

鋼筋混凝土塊體在吊離過程中應(yīng)穩(wěn)定可靠。其大小應(yīng)考慮吊車的選型及吊車起重穩(wěn)定力矩且需滿足裝車要求，使其保證運(yùn)輸過程的安全。大環(huán)梁與電梯井洞口及樓梯洞口重疊區(qū)域采取機(jī)械破碎方式，考慮其底部孔洞較大，整體切斷無法吊裝，需更換大噸位吊車吊運(yùn)。（圖2）

2.4 BIM 技術(shù)在工程中的應(yīng)用

在建筑項(xiàng)目施工過程中，BIM技術(shù)可以幫助我們進(jìn)行4D施工進(jìn)度模擬工作，實(shí)現(xiàn)建筑施工的全過程可視化，使施工人員能夠更加直觀地看到在施工過程中可能出現(xiàn)的問題，從而提前加以糾正，優(yōu)化施工方案。

在BIM可視化功能的基礎(chǔ)上，模型信息與進(jìn)度計(jì)劃可以被有效地連接起來，在關(guān)鍵線路中，四維仿真模擬能夠直觀的反應(yīng)施工可能發(fā)生的情況，對(duì)于非關(guān)鍵路線，提前檢查的過程也能夠更大程度上的保證施工安全，一旦發(fā)現(xiàn)可能會(huì)出現(xiàn)的問題，應(yīng)當(dāng)積極采取相關(guān)解決措施[6]。

在項(xiàng)目進(jìn)行中，可以按以下方式實(shí)現(xiàn)4D 施工進(jìn)度模擬工作，首先結(jié)合施工進(jìn)度表，把在Revit軟件中繪制的三維模型加入時(shí)間維度，BIM 技術(shù)在施工層次的4D模擬就完成了。通過對(duì)施工現(xiàn)場中起吊設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)動(dòng)的模擬，場地狹小帶來的施工不便問題因而在施工前更好的得到了解決。當(dāng)施工進(jìn)度全部用計(jì)算機(jī)進(jìn)行事先模擬，施工人員就能對(duì)支撐拆除的施工階段有更加直觀的了解，為施工方案的編制提供技術(shù)支持，保證了施工的安全和效率。

3? 結(jié)語

此基坑支護(hù)靜力切割拆除工程應(yīng)用了BIM 技術(shù)和靜力切割結(jié)合的施工方法，相比于傳統(tǒng)施工方式，此方式更能保證施工進(jìn)度，縮短施工工期;在拆除過程沒有污染和噪聲，使得拆除施工給工程項(xiàng)目周邊環(huán)境的不利影響降到最低。BIM 技術(shù)在基坑支護(hù)拆除施工中的應(yīng)用，很大程度上降低了靜力切割后產(chǎn)生的混凝土塊向場地外運(yùn)輸?shù)碾y度，為現(xiàn)場施工方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施提供了技術(shù)支持與保障。通過此次工程的實(shí)際應(yīng)用表明，優(yōu)化后的BIM和靜力切割技術(shù)在基坑支護(hù)靜力切割拆除工程的拆除施工發(fā)揮了積極作用，具有良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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