BIM技術(shù)在超高層建筑深基坑施工中的應(yīng)用

紀(jì)豐茂

【摘要】隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，使我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，而科技的進(jìn)步讓人們對(duì)城市的地下空間進(jìn)行了開(kāi)發(fā)利用，再加上高層建筑和地鐵、地下商場(chǎng)等建筑物的興建，以至于出現(xiàn)了較多深基坑工程。一般情況下，在基坑工程中所用到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)都是臨時(shí)的，缺乏足夠的安全性，實(shí)際建設(shè)過(guò)程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)事故不占少數(shù)，這讓現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命安全遭受了較大損失。為了降低深基坑工作的安全風(fēng)險(xiǎn)，文章針對(duì)BIM技術(shù)在超高層建筑深基坑工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);超高層建筑;深基坑施工;應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.032

隨著我國(guó)城市化建設(shè)的推進(jìn)，城市繁華地段的改造項(xiàng)目與新建項(xiàng)目與日俱增。此類(lèi)項(xiàng)目受場(chǎng)地狹小、周邊環(huán)境復(fù)雜等外部因素的影響，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工組織管理提出了挑戰(zhàn)。比如，地鐵線(xiàn)路從項(xiàng)目旁經(jīng)過(guò)使得深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系變得更為復(fù)雜。而在地下室施工工藝中，對(duì)筏板基礎(chǔ)、墻體和地下室頂板的防水處理要求較高，也需要在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工方案中加以考慮。人們對(duì)建筑使用功能的要求越來(lái)越高，地下室設(shè)備也隨之變多，地下室結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜多變。BIM技術(shù)的運(yùn)用使得基坑支護(hù)體系與地下室主體結(jié)構(gòu)間的位置關(guān)系變得清晰，同時(shí)，采用BIM技術(shù)對(duì)深基坑進(jìn)行深化設(shè)計(jì)、出圖，可以大大方便現(xiàn)場(chǎng)施工，加快施工進(jìn)度，提高施工現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化管理程度。

1、BIM技術(shù)在深基坑工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在深基坑工程的設(shè)計(jì)階段，可以利用BIM技術(shù)建立基坑的三維模型，直接呈現(xiàn)整個(gè)基坑工程，然后把各時(shí)段所計(jì)算出來(lái)的相應(yīng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維模型，這樣就可以清晰表示不同時(shí)段的基坑變化情況。在進(jìn)行設(shè)計(jì)技術(shù)交底時(shí)，能為業(yè)主展示三維模型形式的不同設(shè)計(jì)方案，同時(shí)深入分析深基坑工程的經(jīng)濟(jì)性、施工工期、施工可行性、對(duì)周邊環(huán)境的影響以及安全性等方面的內(nèi)容，使得業(yè)主單位可以清楚其中的利弊，從而選擇最佳的方案。此外，三維模型相較于二維圖紙而言，更容易發(fā)現(xiàn)土體沉降給管線(xiàn)、道理等造成的影響，從而在設(shè)計(jì)方案的階段確認(rèn)應(yīng)采取的保護(hù)措施，為基坑本身以及周邊事物的安全提供保障。一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，還可以在三維模型中修改后驗(yàn)證，進(jìn)而達(dá)到良好的可視化效果。

2、BIM技術(shù)在超高層建筑深基坑施工中的應(yīng)用

2.1BIM在土方開(kāi)挖中的應(yīng)用

根據(jù)土方開(kāi)挖方案，建立項(xiàng)目土方模型，并結(jié)合場(chǎng)地布置與基坑模型，創(chuàng)建不同階段的項(xiàng)目模型。做出相應(yīng)的施工模擬，以此來(lái)輔助判斷土方開(kāi)挖方案是否合理，并做出最優(yōu)出土方案。應(yīng)用BIM還可以準(zhǔn)確得到土方大開(kāi)挖的土方工程量，提取土方量可以輔助預(yù)算員計(jì)算土方工程造價(jià)，幫助施工人員進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)的編制。此項(xiàng)目的土方造價(jià)便是根據(jù)BIM所提取的土方工程量進(jìn)行。

2.2深基坑作業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)及監(jiān)測(cè)要求

（1）針對(duì)深基坑情況繪制監(jiān)測(cè)BIM模型，在模型中布置變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)并添加參數(shù)信息，利用工程現(xiàn)場(chǎng)變形監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)關(guān)聯(lián)進(jìn)模型從而借助BIM模型實(shí)現(xiàn)深基坑作業(yè)過(guò)程中的重點(diǎn)參數(shù)的監(jiān)控。（2）對(duì)深基坑工程施工程序進(jìn)行模擬：①平整場(chǎng)地、定位放線(xiàn)、施工圍護(hù)旋挖樁、工程樁、立柱樁;②進(jìn)行坑內(nèi)降水并施工格構(gòu)柱;③開(kāi)挖基坑土方至第一道砼支撐后施工頂圈梁和砼支撐;④待第一道砼支撐達(dá)到強(qiáng)度，開(kāi)挖基坑土方至第二道砼支撐底，施工腰梁和第二道砼支撐;⑤待第二道砼支撐達(dá)到強(qiáng)度后開(kāi)挖基坑至坑底標(biāo)高;⑥利用施工方案的數(shù)據(jù)要求將施工計(jì)劃導(dǎo)入模型中，導(dǎo)出模擬文件。（3）建立基坑模型的多維變形監(jiān)測(cè)族并添加，設(shè)置監(jiān)測(cè)報(bào)警預(yù)警值并使之形成與模型的關(guān)聯(lián)，由此便可實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑情況的監(jiān)測(cè)預(yù)警設(shè)置。（4）利用監(jiān)測(cè)工具對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各點(diǎn)實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將深基坑工程施工的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳導(dǎo)給BIM模型上的警示裝置，可以形象反應(yīng)基坑在任意時(shí)間點(diǎn)各監(jiān)測(cè)區(qū)域危險(xiǎn)源以及變形危險(xiǎn)程度，判別深基坑工程的危險(xiǎn)等級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、受力趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，從而能更好地即時(shí)調(diào)整深基坑作業(yè)支護(hù)情況快速消除危險(xiǎn)點(diǎn)。

2.3協(xié)調(diào)性

協(xié)調(diào)意味著各單元之間不會(huì)相互影響，協(xié)調(diào)性可以通過(guò)碰撞檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)。在完整的基坑模型創(chuàng)建過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計(jì)圖紙中的錯(cuò)漏等問(wèn)題。碰撞檢測(cè)是BIM技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的功能之一，對(duì)基坑設(shè)計(jì)和施工有一定的指導(dǎo)意義。在本工程中，碰撞檢查包括基坑支護(hù)體系與周邊環(huán)境的碰撞、支護(hù)體系之間的碰撞情況。檢查中共發(fā)現(xiàn)81處碰撞問(wèn)題，具體如：在基坑的陽(yáng)角位置，錨索易產(chǎn)生“打架”現(xiàn)象，通過(guò)碰撞報(bào)告，調(diào)整該區(qū)域的錨桿布置角度來(lái)減少相互間的受力影響;鋼支撐支護(hù)處，錨索與鋼支撐位置沖突，在保證滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的情況下，調(diào)整該處錨桿的高度予以避免;錨索與原有環(huán)隧結(jié)構(gòu)和環(huán)隧支護(hù)結(jié)構(gòu)的位置沖突，對(duì)錨桿的角度和長(zhǎng)度進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。將碰撞檢查作為一項(xiàng)預(yù)判的方法，為設(shè)計(jì)和施工人員提供一定的參考，通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化或者通過(guò)一定的施工方法予以消除。利用BIM技術(shù)提前發(fā)現(xiàn)圖紙問(wèn)題，在現(xiàn)場(chǎng)施工前將問(wèn)題解決，避免后期窩工返工等現(xiàn)象，為確保工程按質(zhì)按量按工期完成提供了保障。

2.4BIM技術(shù)對(duì)施工進(jìn)度管理的作用

一般情況下，氣候條件、時(shí)間、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)以及周邊環(huán)境等都會(huì)影響深基坑安全，且其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備本就不大，因此參與建設(shè)的單位對(duì)基坑作業(yè)的共同目標(biāo)就是在合理時(shí)間內(nèi)順利、快速地完成基坑工程。傳統(tǒng)的施工管理措施存在許多不便之處，以致于深基坑工程出現(xiàn)較多安全事故，而B(niǎo)IM技術(shù)可以有效沖破二維的局限性，控制施工進(jìn)度，這不僅可以讓生產(chǎn)計(jì)劃和采購(gòu)計(jì)劃的編制加快，降低工程變更或者返工導(dǎo)致的損失，還能把全體工作人員的工作內(nèi)容具體化、程序化，最終使得工程更加順利且快速地完成，在很大程度上保障深基坑工程的質(zhì)量，從而為后期的施工做好鋪墊。例如，可以應(yīng)用4D施工進(jìn)度模擬技術(shù)對(duì)影響施工進(jìn)度的因素進(jìn)行分析，并以此為依據(jù)協(xié)調(diào)各專(zhuān)業(yè)，從中制訂解決問(wèn)題的方法，還可以分析施工過(guò)程中的重難點(diǎn)，然后采取相應(yīng)的措施，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低成本、縮短工期、提高效率和質(zhì)量的目的。

結(jié)語(yǔ)：

深基坑工程在城市建設(shè)中日益普遍，開(kāi)挖深度和廣度也在不斷增加，其施工效果影響著建筑工程的整體質(zhì)量，而傳統(tǒng)施工管理方式在很多方面已經(jīng)與深基坑施工不相適應(yīng)。對(duì)BIM技術(shù)在武漢清能清江錦城項(xiàng)目K9地塊深基坑施工過(guò)程中的應(yīng)用情況加以研究，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)不僅確保了工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，而且提高了施工安全和成本管控水平，并加強(qiáng)了施工各方的信息溝通、共享效果，展現(xiàn)出在深基坑施工管理方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因此，BIM技術(shù)在未來(lái)深基坑精細(xì)化管理和信息化施工的過(guò)程中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]虞偉良.基于BIM 技術(shù)的深基坑工程施工模擬研究[J].浙江建筑，2018，35（4）：34-37.

[2]李繼波，于德湖，張同波，等.基于BIM 技術(shù)的深基坑工程施工模擬研究[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2017（3）：117-121.

[3]胡國(guó)清.綜合支護(hù)技術(shù)在臨鐵路深基坑工程施工中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2019，4（24）：68-69.