BIM 技術(shù)在地鐵施工過程周邊建筑加固中的應(yīng)用

李竹賢

摘要：城市地鐵一般會(huì)修建在城市的中心位置和一些人員相對(duì)比較密集的區(qū)域，地鐵現(xiàn)如今作為人們?nèi)粘３鲂械闹匾绞?，受到廣大民眾的支持。在修建地鐵的過程中，或多或少的會(huì)對(duì)周圍的建筑物造成一定的影響，因此，必須要對(duì)周邊的建筑物進(jìn)行保護(hù)，以免在修建過程中使得周邊建筑出現(xiàn)沉降和其他的破壞情況。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);地鐵施工;周邊建筑

現(xiàn)如今，BIM技術(shù)能夠很好的提供相應(yīng)的技術(shù)手段，利用 BIM的信息化技術(shù)，能夠?qū)F(xiàn)有的建筑物信息儲(chǔ)存到網(wǎng)上的數(shù)據(jù)庫，利用空間坐標(biāo)的技術(shù)，能夠?qū)ㄖ镂恢眠M(jìn)行準(zhǔn)確的定位，將當(dāng)前的建筑物與隧道等建筑之間結(jié)合起來，利用可視化技術(shù)，加入需要進(jìn)行的加固措施，預(yù)測(cè)加固過程中可能會(huì)對(duì)建筑物造成的影響，從而能夠提前避免在實(shí)際過程中出現(xiàn)的各種問題，減少施工過程安全事故的發(fā)生。

一、BIM技術(shù)概述

建筑信息模型BIM技術(shù)是現(xiàn)有的一種新興的計(jì)算機(jī)建筑建模技術(shù)，主要是對(duì)各個(gè)項(xiàng)目信息能夠通過建立三維模型進(jìn)行有效分析，這種技術(shù)不僅僅只是局限于能夠建立建筑的相關(guān)模型，還能夠在整個(gè)建筑的施工周期內(nèi)，將傳統(tǒng)的粗放型施工轉(zhuǎn)變成先進(jìn)的集約型施工，BIM技術(shù)能夠有效地進(jìn)行施工控制，并且在可視化模擬方面有較好的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)可視化效果的設(shè)計(jì)，以此來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ托Ч麍D，同時(shí)能夠加入相關(guān)的時(shí)間信息，實(shí)現(xiàn)4D效果模型設(shè)計(jì)，同時(shí)還能夠?qū)φ麄€(gè)施工過程進(jìn)行有效的監(jiān)控，能夠管理相關(guān)的人員，避免在施工過程中發(fā)生問題，以此來提高工作的施工質(zhì)量，BIM技術(shù)在整個(gè)施工過程中，要進(jìn)行三維碰撞檢驗(yàn)，三維虛擬施工以及4D模擬施工，能夠有效地減少人員投入，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。

城市地鐵由于能夠提供便利的交通，以及對(duì)城市空間內(nèi)的交通狀況產(chǎn)生較大的改善作用，從而在近些年來得到了快速的發(fā)展，同時(shí)地鐵的布局一般會(huì)處于密集型建筑以及集中居住的環(huán)境區(qū)域內(nèi)，地下管線分布復(fù)雜，在建設(shè)過程中必定會(huì)影響到周邊的環(huán)境，在地鐵的修建過程中也可能會(huì)引起施工區(qū)域的傾斜變形等問題，這些現(xiàn)象會(huì)對(duì)周圍的各個(gè)建筑物產(chǎn)生不同程度的影響，導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)傾斜開裂等問題，因此，在現(xiàn)有施工過程中必須要關(guān)注這些問題。

在現(xiàn)代，很多國內(nèi)外的學(xué)者對(duì)于地鐵施工中應(yīng)該如何對(duì)周邊建筑物進(jìn)行保護(hù)進(jìn)行了有效的分析，同時(shí)也提出了相應(yīng)的解決辦法。根據(jù)目前國際國內(nèi)很多學(xué)者的研究成果表明，在地鐵施工過程中，對(duì)周邊建筑物的保護(hù)措施有很多種方式。因此能夠有效利用BIM的優(yōu)點(diǎn)，把周圍附近的建筑物進(jìn)行信息數(shù)字化并儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫中，能夠進(jìn)行可視化處理，仿照地上，地下所有建筑物以及設(shè)施信號(hào)，在判斷施工過程中的空間和距離，按照進(jìn)度對(duì)相關(guān)點(diǎn)的測(cè)量，并模擬下一步的施工情況，預(yù)測(cè)可能會(huì)產(chǎn)生的一些問題，并提前做好準(zhǔn)備。

二、BIM技術(shù)與建筑加固保護(hù)組合

在現(xiàn)代地鐵的修建過程中，地鐵的修建位置大多位于城市中心區(qū)域以及在居民區(qū)和商場(chǎng)附近，一些地鐵大多會(huì)建設(shè)在地下，在地鐵的施工過程中，會(huì)對(duì)臨近的大型建筑物以及居民區(qū)域產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致發(fā)生一些安全問題。為了能夠有效地進(jìn)行施工，就要借助BIM技術(shù)，以幫助完成安全的施工過程[1-2]。

將BIM技術(shù)與建筑物進(jìn)行加固的技術(shù)結(jié)合起來，同時(shí)將時(shí)間因素也考慮進(jìn)去，通過4D的模式對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行模擬，模擬后的結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)行比較分析，能夠?qū)ψ罱K的施工效果進(jìn)行有效評(píng)估，從而根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)際狀況調(diào)整相關(guān)的加固措施，能夠利用較為合理的處理措施，得到較好的加固效果。

1.加固措施

（1）注漿加固

在有關(guān)建筑物自身加固方式選擇上，最常用的方式就是對(duì)地基進(jìn)行注漿加固，而注漿的分類也比較多，按照注漿壓力能夠分為靜壓注漿和高壓注漿兩類，這種注漿的方式在我國地鐵施工過程中，尤其是在一些深基坑開挖地鐵站施工，以及有關(guān)的居民樓加固等過程中有了比較廣泛的應(yīng)用，能夠通過注漿施工加固地基，并隔離有影響的區(qū)域，從而保護(hù)建筑物不會(huì)發(fā)生沉降的現(xiàn)象[3-4]。

（2）隔離樁法

利用隔離樁法能夠有效地控制在地鐵隧道內(nèi)的深基坑開挖施工，引起的對(duì)周圍地基的變形影響，能夠?qū)⒌鼗l(fā)生變形的區(qū)域有效地限制在隔離樁的范圍之內(nèi)，從而能夠通過間接的方式達(dá)到加固地基的目的，避免向建筑物地基的區(qū)域發(fā)展。

利用這種方法，能夠?qū)⒌罔F施工過程中對(duì)建筑物的影響降到最小，而且對(duì)地基中水壓力以及土壤密度產(chǎn)生較小的影響，能夠真正的影響現(xiàn)有的地下原始狀態(tài)，對(duì)隔離樁外的建筑物產(chǎn)生的影響也非常的小。

（3）地下連續(xù)墻

在地鐵對(duì)深基坑開挖時(shí)可以利用連續(xù)墻隔斷法，這種方法具有結(jié)構(gòu)剛度大，整體性，耐久性好的特點(diǎn)，能夠緊緊的依靠現(xiàn)有的建筑物進(jìn)行施工，在施工過程中產(chǎn)生的噪音也比較少，所產(chǎn)生的振動(dòng)幅度也相對(duì)較小。并且能夠減少對(duì)附近建筑物的影響，通過利用地下連續(xù)墻的技術(shù)，能夠有效地解決基坑外土體的位移，同時(shí)能夠保證在附近的建筑物處于一個(gè)相對(duì)比較安全的狀態(tài)之下，要相對(duì)的控制連續(xù)墻的位移，防止周圍的建筑物可能出現(xiàn)的位移和沉降現(xiàn)象。

（4）其他處置措施

除此之外，通過在原基礎(chǔ)上增補(bǔ)剛性樁，以分擔(dān)原有基礎(chǔ)的壓力，一般采用的方式主要有樹根樁，錨桿靜壓樁，微型鉆孔鋼管樁等。

2.對(duì)已有的建筑物監(jiān)控

在施工過程中，要按照時(shí)間進(jìn)度的推移，改變現(xiàn)有的監(jiān)控位置，關(guān)注對(duì)關(guān)鍵部位的監(jiān)控，監(jiān)測(cè)的點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置在基坑周圍以及容易發(fā)生沉降變形敏感的框架柱、承重墻或者是拐角處，根據(jù)不同的保護(hù)措施，要設(shè)置不同的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存入到數(shù)據(jù)庫中，對(duì)現(xiàn)有的建筑物已經(jīng)發(fā)生變形和位移的狀況要進(jìn)行評(píng)價(jià)，獲取到相關(guān)的圖表能夠有效地開展下一步的施工，提供相應(yīng)的參考。

三、建筑加固的BIM模型創(chuàng)建

要利用數(shù)據(jù)庫的管理軟件以及CAD軟件，能夠建立有效的三維模型，用軟件的方式能夠?qū)崿F(xiàn)加固措施過程檢測(cè)，以及施工進(jìn)度之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，并且加入時(shí)間信息結(jié)合BIM技術(shù)，能夠在施工進(jìn)度模擬管理上，實(shí)現(xiàn)4D技術(shù)的應(yīng)用[5]。

1.模型創(chuàng)建

在模型創(chuàng)建時(shí)采用專用的數(shù)據(jù)庫，對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，輸入輸出所有模型的信息，圖形顯示以Auto CAD相關(guān)的平臺(tái)，利用公司提供的開發(fā)包以及c++語言，進(jìn)行BIM模型的顯示，在Auto CAD平臺(tái)上，能夠編制相關(guān)的功能以及對(duì)操作界面進(jìn)行編制，按照數(shù)據(jù)庫的信息，交互獲取數(shù)據(jù)顯示到CAD平臺(tái)上，軟件開發(fā)的工具，能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互操作，對(duì)現(xiàn)有的建筑和所要設(shè)計(jì)的地鐵以及建筑物的加固措施等相關(guān)的信息輸入，能夠建立一定的模型。

首先要輸入現(xiàn)在已有的建筑物的模型，包括一些外部輪廓形狀相關(guān)的基礎(chǔ)信息，以便在進(jìn)行加固處理時(shí)，能夠?qū)ξ恢眯畔⑦M(jìn)行有效的判斷，使用BIM圖形進(jìn)行碰撞檢測(cè)，避免在進(jìn)行加固過程中與現(xiàn)在的建筑和地下的一些設(shè)施之間發(fā)生碰撞的現(xiàn)象。

其次，要輸入現(xiàn)有地鐵的空間信息，包括有關(guān)隧道的尺寸，車站的位置等等，也可以從其他的設(shè)計(jì)圖中直接導(dǎo)入相關(guān)的信息，利用三維界面顯示位置檢查。

最后輸入所要進(jìn)行的加固措施，以及要?jiǎng)?chuàng)建的建筑物，例如隔離樁，隔離墻，注漿孔等等。在這個(gè)過程中，對(duì)地下的管道，電纜等空間的位置也要進(jìn)行輸入，要避免在進(jìn)行加固時(shí)對(duì)電線電纜管道造成破壞。

所有的建筑物以及相關(guān)的信息在輸入之后，要對(duì)空間位置進(jìn)行有效合理的判斷，加固措施是否做到符合標(biāo)準(zhǔn)，隔離樁，隔離墻建筑物之間，距離是否符合標(biāo)準(zhǔn)，所打孔的位置與現(xiàn)在已有的基礎(chǔ)是否相交，并要獲取碰撞列表，以便在有問題的時(shí)候能夠進(jìn)行有效調(diào)整。

2.檢測(cè)流程

在將時(shí)間添加到軟件之后，按照現(xiàn)有的工程進(jìn)度將數(shù)據(jù)輸入到模型中，軟件會(huì)自動(dòng)的更新相應(yīng)的圖形，顯示在加固之后所造成的建筑物沉降變形，檢測(cè)點(diǎn)的沉降，累計(jì)的信息，并且可能會(huì)產(chǎn)生最不利的影響，利用不同的顏色標(biāo)注出來，以便提出相應(yīng)的改革措施，防止更壞的結(jié)果出現(xiàn)。

在對(duì)加固的效果進(jìn)行判斷時(shí)，要注意應(yīng)該提前使用一些技術(shù)手段，避免出現(xiàn)更大的危害，要減少對(duì)鄰近建筑物的破壞與影響，同時(shí)要注重降低有關(guān)的處置費(fèi)用，節(jié)約一定的成本。

四、獲取結(jié)果

在利用BIM技術(shù)并且結(jié)合相關(guān)的技術(shù)軟件進(jìn)行利用時(shí)，地鐵在施工過程中對(duì)鄰近的建筑物可能會(huì)產(chǎn)生的影響都能夠處于一個(gè)可控的范圍，利用相關(guān)的軟件能夠?qū)χ車慕ㄖ锟赡馨l(fā)生的情況進(jìn)行提前的判斷，將BIM的4D虛擬施工技術(shù)應(yīng)用其中，能夠有效降低危害，同時(shí)節(jié)約了相關(guān)的維護(hù)成本[6-7]。

1.判斷空間位置關(guān)系

通過將所有實(shí)體信息輸入轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)后，能夠以三維的形式顯示在空間中的關(guān)系，并自動(dòng)的判斷各個(gè)建筑物的位置是否符合相關(guān)的要求，并進(jìn)行一定的碰撞檢驗(yàn)，觀察出存在的不合理位置。

2.控制施工進(jìn)度

利用事先制定的工程加工施工進(jìn)度計(jì)劃，在施工過程中按照原有的計(jì)劃施工，如果在施工過程中速度與計(jì)劃產(chǎn)生了一定的差異，就要分析相關(guān)的原因，并且采取一定的措施，軟件也能夠?qū)ΜF(xiàn)有的進(jìn)度問題提供預(yù)警。

3.質(zhì)量控制

在施工過程中，除了對(duì)鄰近的建筑物要進(jìn)行一定的監(jiān)測(cè)外，同時(shí)對(duì)當(dāng)前的施工構(gòu)件等質(zhì)量是否合格也要進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于一些關(guān)鍵的部位要進(jìn)行多次的監(jiān)控，要避免出現(xiàn)質(zhì)量問題產(chǎn)生的事故，對(duì)產(chǎn)生的質(zhì)量問題要及時(shí)的進(jìn)行維修，在不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下不能夠進(jìn)行下一步的施工，將檢測(cè)的數(shù)據(jù)輸入軟件后，繪制質(zhì)量檢測(cè)圖標(biāo)，查看所存在問題的原因。

五、結(jié)論

利用BIM技術(shù)與現(xiàn)有的建筑加固技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)利用相關(guān)的軟件能夠判斷現(xiàn)有的各個(gè)構(gòu)件之間是否合理，同時(shí)能夠有效地控制施工的進(jìn)度，對(duì)現(xiàn)有的施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，以及材料也進(jìn)行自動(dòng)化的管理，依據(jù)軟件的仿真模擬技術(shù)，能夠判斷可能會(huì)出現(xiàn)的變形趨勢(shì)，以及判斷是否能夠有效滿足需要加固的要求，提出相關(guān)的改進(jìn)措施，在保證技術(shù)的同時(shí)還能夠節(jié)約相關(guān)的成本。

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