天行泱著基坑支護(hù)工程BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

雷廷建 （福建互華土木工程管理有限公司，福建 寧德 352100）

1 引言

隨著城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大和步伐的加快，地下空間的開發(fā)隨之越來越多，使得深基坑工程也不斷涌現(xiàn)，同時(shí)對(duì)施工進(jìn)度、質(zhì)量及安全的要求也越來越高，傳統(tǒng)的施工管理模式已不能滿足，所以需要引入其他輔助工具，進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營管理。近年來，在建筑工程領(lǐng)域中，我國正在大力推廣BIM技術(shù)，其主要原因?yàn)锽IM可以做到可視化、施工模擬化、各參建方協(xié)調(diào)化等方面，為土木工程行業(yè)的發(fā)展提供了新的契機(jī)。大量的研究和實(shí)踐表明，BIM技術(shù)引入可以提高現(xiàn)場施工管理效率及質(zhì)量，而深基坑等危大工程正是需要BIM技術(shù)的輔助。本文在前人的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合自身參與的工程項(xiàng)目，探討并總結(jié)BIM技術(shù)在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用情況。

2 工程概況

擬建工程為建發(fā)·天行泱著住宅項(xiàng)目，主要由10棟高層住宅組成，主體結(jié)構(gòu)型式為剪力墻結(jié)構(gòu)，采用筏板基礎(chǔ)及樁基型式，設(shè)有一層地下室。

場地整平后標(biāo)高為4.00m～5.00m，地下室區(qū)域墊層底標(biāo)高為-0.500m～0.300m，主樓筏板墊層底/承臺(tái)底標(biāo)高為-0.970m～-2.000m，電梯井墊層底標(biāo)高為-3.800m，整體基坑開挖深度約為4.30m～7.00m，基坑周長約為854m。

3 地質(zhì)條件及周邊環(huán)境

3.1 土層分布情況

工程位于福建省寧德市蕉城區(qū)，根據(jù)福建省構(gòu)造（斷裂）帶及構(gòu)造單元?jiǎng)澐致詧D，場地區(qū)外圍的地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。南北方向有閩東火山斷坳陷帶和閩東南濱海斷隆帶，東西方向主要為松溪政和斷裂帶，主要表現(xiàn)為寧德一帶沿?cái)嗔寻l(fā)育的斷裂谷地，飛鸞嶺附近有瀑布和跌水分布，并控制一系列盆地的發(fā)育和海岸線凸起彎曲等。

勘察期間各勘探孔孔口高程在2.90m～5.24m，南側(cè)閩東東路標(biāo)高為3.40m～4.20m，北側(cè)玉塘路標(biāo)高為5.00m～5.40m，東側(cè)仙蒲路標(biāo)高為4.20m～5.00m，西側(cè)空地標(biāo)高多為2.10m～3.90m。

3.2 周邊環(huán)境概況

場地東側(cè)為仙蒲路，距離基坑邊線最小距離為2.3m；場地南側(cè)為閩東路，距離基坑邊線最小距離約為10.4m；場地西側(cè)為規(guī)劃余復(fù)路（尚未建設(shè)），場地北側(cè)為玉塘路，距基坑邊線最小距離約為5.1m。

4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

4.1 支護(hù)選型

在設(shè)計(jì)階段，工程師綜合考慮基坑影響范圍內(nèi)的周邊環(huán)境以及結(jié)合地勘的水文地質(zhì)情況，基坑支護(hù)方案選用H型鋼+水泥土攪拌樁止水帷幕+預(yù)應(yīng)力錨索、懸臂灌注樁以及土釘墻等聯(lián)合支護(hù)形式?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)BIM三維模型，如圖1所示。

圖1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)BIM模型

4.2 基坑支護(hù)剖面

①北側(cè)區(qū)域。北側(cè)基礎(chǔ)為承臺(tái)樁基，埋深約為5.9m。為保證在基坑施工期間，確保玉塘路的正常運(yùn)行，該區(qū)段采用單排H型鋼鋼板樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)+水泥攪拌樁止水帷幕，基坑支護(hù)斷面結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。坑內(nèi)采用真空管井降水。

圖2 基坑北側(cè)區(qū)域支護(hù)剖面

②南側(cè)區(qū)域。南側(cè)為現(xiàn)狀閩東路，距離道路距離相對(duì)較遠(yuǎn)，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用土釘墻支護(hù)形式，基坑支護(hù)斷面結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示。

圖3 基坑南側(cè)區(qū)域支護(hù)剖面

③西側(cè)區(qū)域。西側(cè)為規(guī)劃中的余復(fù)路，基于因?yàn)樯形唇ㄔO(shè)，該區(qū)域采用土釘墻支護(hù)形式，基坑支護(hù)斷面結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示。

圖4 基坑西側(cè)區(qū)域支護(hù)剖面

④東側(cè)區(qū)域。基坑?xùn)|側(cè)鄰近仙蒲路，最小距離為2.3m，為保證在基坑施工期間，確保仙蒲路的正常運(yùn)行，該區(qū)域采用單排H型鋼鋼板樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)+水泥土攪拌樁止水帷幕，基坑支護(hù)斷面結(jié)構(gòu)圖，如圖5所示。

圖5 基坑?xùn)|側(cè)區(qū)域支護(hù)剖面

⑤局部深坑區(qū)域。該區(qū)域局部落差約為3.5m，采用單排懸臂灌注樁+單軸攪拌樁止水帷幕支護(hù)形式，基坑支護(hù)斷面結(jié)構(gòu)圖，如圖6所示。

圖6 局部深坑區(qū)域支護(hù)剖面

圖7 BIM二維展示圖

5 BIM應(yīng)用研究

5.1 數(shù)值模型建立的意義

在基坑工程中運(yùn)用BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)三維顯示地質(zhì)分布可視化、支護(hù)結(jié)構(gòu)以及周邊環(huán)境分布情況的功能。形成三維模型后，可以有效地查看支護(hù)結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境的相對(duì)關(guān)系，是否存在位置沖突，并且可以利用模型，進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場實(shí)施信息化管理。

圖8 BIM三維展示圖

5.2 模型解決的問題

5.2.1 三維可視化展示

通過建立三維模型，可以有效地展示出各段支護(hù)形式及不同支護(hù)形式銜接處節(jié)點(diǎn)的細(xì)部大樣，如圖10所示。

圖10 冠梁及圍護(hù)樁局部展示圖

5.2.2 碰撞分析

該工程基坑南側(cè)CD段與DE段的交接處（即陽角處）錨索的布置不太合理，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，極有可能發(fā)生錨索碰撞。

5.2.3 工程量統(tǒng)計(jì)

在建立BIM模型時(shí)，均按照設(shè)計(jì)圖尺寸進(jìn)行建模，所以經(jīng)過最終匯總，可匯總出各個(gè)不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件等工程量信息，進(jìn)而可以測算出基坑支護(hù)的工程概算。

5.2.4 施工管理

在BIM模型中，我們可以實(shí)現(xiàn)與實(shí)際基坑開挖工序進(jìn)行分步演示，包括土方外運(yùn)路線。并且可以將施工計(jì)劃進(jìn)度以及實(shí)際施工進(jìn)度進(jìn)行匯總，動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)整，避免因?yàn)橐恍╆P(guān)鍵工序的延誤，最終真正意義上實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的施工管理。

5.2.5 基坑監(jiān)測

將BIM技術(shù)引入深基坑的監(jiān)測中，建立支護(hù)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)支撐的模型，實(shí)時(shí)獲取基坑變形數(shù)據(jù)并導(dǎo)入模型，進(jìn)行分析并以可視化的形式呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)智能基坑監(jiān)測。

圖11 錨索碰撞分析圖

6 結(jié)論

本文以實(shí)際工程案例為研究背景，采用BIM技術(shù)為輔助工具，有效地解決了傳統(tǒng)單一施工管理手段可能遇到的現(xiàn)場問題。

①本工程的基坑規(guī)模較大，而且基坑影響范圍內(nèi)的環(huán)境較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)過程中，已根據(jù)不同地質(zhì)情況以及周邊環(huán)境復(fù)雜程度，分別采用單排H型鋼鋼板樁+預(yù)應(yīng)力錨索+止水帷幕、單排懸臂鉆孔灌注樁+止水帷幕及土釘墻等多種組合支護(hù)形式，根據(jù)施工開挖情況，驗(yàn)證了該組合支護(hù)形式的安全性。

②基坑工程中引用BIM技術(shù)作為輔助手段、進(jìn)行施工現(xiàn)場的管理工具，將周邊環(huán)境、支護(hù)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行整體建模，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場可視化展示，更為直觀。利用BIM模型進(jìn)行施工工序模擬，可以事先解決結(jié)構(gòu)之間碰撞問題，避免施工過程中的返工或停滯。并且可以事先統(tǒng)計(jì)工程量，合理布置任務(wù)及材料采購，確保工程項(xiàng)目順利進(jìn)行。