多層內(nèi)支撐深基坑施工BIM 技術(shù)應用研究

王曉波

山西八建集團有限公司（030053）

1 深基坑工程特點

深基坑的特點主要是指在工程建設(shè)中，為提升整體建設(shè)質(zhì)量，會對地下區(qū)域進行加固，并采用有效、合理的措施對工程項目的周圍環(huán)境進行監(jiān)測，對整體建筑的安全性全權(quán)保護的工程[1]。深基坑在實際建設(shè)過程中，通常是指開挖深度≥5 m 的基坑建筑，具有很強的區(qū)域性、特殊性、綜合性、風險性，能夠集時空效應、環(huán)境效應、高質(zhì)量為一體的建筑工程。

2 深基坑工程存在的問題

隨著建筑工程的發(fā)展，我國建筑基坑的深度不斷增加，雖然已經(jīng)不斷對基坑工程進行完善，但是還有不足之處，需要相關(guān)人員對其進行研究。首先，在建設(shè)過程中，招標方案的技術(shù)性還不高[2]。其次，對深基坑施工過程及支護過程的要求較高。再次，工程開展中存在許多的不可預測因素，需要對這些不可測因素進行解決。最后，數(shù)據(jù)共享、高效協(xié)作的工作模式還有待優(yōu)化。

3 BIM 技術(shù)在深基坑工程中應用情況

3.1 研究意義

目前，深基坑建設(shè)中BIM技術(shù)的運用比較少，幾乎停留在理論層面，在實際運用過程中產(chǎn)生的效益也很難顯現(xiàn)。雖然有學者對BIM技術(shù)在深基坑中的應用展開一定的研究，但是研究的范圍比較窄，無法圍繞整個建筑全周期開展研究，進而無法使得BIM技術(shù)在建筑中發(fā)揮其最大的價值[3]。為使工程建設(shè)資源得到合理匹配和優(yōu)化，促進建設(shè)工程的信息化發(fā)展，為主體結(jié)構(gòu)提供保障，應對BIM 技術(shù)在深基坑中的應用優(yōu)勢全面發(fā)掘。

3.2 技術(shù)路線

首先，對深基坑施工中的施工準備工作、支護結(jié)構(gòu)施工、土方開挖等關(guān)鍵技術(shù)進行分析，并對常見問題進行研究和處理。其次，對于BIM技術(shù)在深基坑中的運用展開分析。

4 深基坑施工關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 深基坑施工準備

為提升高層建筑的質(zhì)量，在實際建設(shè)過程中會根據(jù)需要設(shè)計建設(shè)超大基坑，并對其進行支護及防水防滲施工操作[4]。在通常情況下深基坑建設(shè)過程中需要考慮的因素比較多，因此在施工前需要對其進行準備，以提升實際工程建設(shè)效果，并根據(jù)相關(guān)技術(shù)標準，對其進行檢查，為整體建筑的建設(shè)質(zhì)量作充足的準備。

在深基坑施工時，首先，需要對施工現(xiàn)場和地質(zhì)進行調(diào)查，了解當?shù)厮暮屯馏w情況，并根據(jù)實際需要，采用有效的措施防止深基坑土體出現(xiàn)水土流失危害。在施工過程中，若是存在老黏土的情況，則在施工之前需要根據(jù)水文的運行狀態(tài)，選用有效的防水防滲技術(shù)，以防止地下水滲到深基坑中，危害深基坑的建設(shè)效果。

其次，要對項目周邊的建筑進行勘察，掌握周邊建筑類型和實際分布情況，為深基坑的開挖提供依據(jù)。

再次，需要對項目周邊的地下管線位置和軸向進行詳細的把握，從而避免在建設(shè)過程對市政基礎(chǔ)工程造成損害。需要對周邊污水排放的位置、情況開展了解，提升深基坑建設(shè)的精準度。

最后，要對深基坑周圍車輛的行駛情況和道路的荷載量進行總體把握，并對施工可能造成的影響進行衡量。此外，需要對建設(shè)地區(qū)的氣候和氣溫變化展開調(diào)查，根據(jù)氣候變化對整體施工進行設(shè)計和規(guī)劃。

4.2 支護結(jié)構(gòu)施工

在深基坑支護結(jié)構(gòu)施工過程中要根據(jù)以下幾點進行分析，以此提升整體工程建設(shè)效果。

第一，根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況選擇適合的深基坑支護護類型。深基坑支護類型主要劃分為兩類:臨時性結(jié)構(gòu)、永久性結(jié)構(gòu)。支護結(jié)構(gòu)材料根據(jù)自身的特性，分為剛性材料和柔性材料兩類。根據(jù)結(jié)構(gòu)的施工工藝和材料可以分為直立式和支錨式兩種[5]。就現(xiàn)階段深基坑建筑施工而言，支護形式的結(jié)構(gòu)能有效地滿足深基坑需要。隨著支護技術(shù)的發(fā)展，多層內(nèi)支撐深基坑較多，支護形式也比較廣泛，應根據(jù)實際情況對支護施工技術(shù)的要點展開分析。

第二，在鉆孔灌注樁圍護結(jié)構(gòu)施工過程中會運用間隔施工的方式。位置偏差應在5 cm 左右。垂直度誤差不應超過5%。鉆孔灌注樁在配筋時應保持均勻平衡，若是存在偏差，需要在鋼筋籠的捆綁、埋設(shè)時保證鋼筋籠放置的方向與實際的方案一致。維護施工結(jié)束之后還要進行土方開挖，應運用低應變動測法對整體鋼筋混凝土進行檢測，保證樁數(shù)不少于5 根，并且在檢查過程中，要對土方開挖過程中裸露在外的樁體進行考量，并根據(jù)實際情況對其進行保護。

第三，對深基坑內(nèi)支撐施工關(guān)鍵技術(shù)進行分析。在建筑深基坑中，其內(nèi)支撐系統(tǒng)中的內(nèi)容多種多樣，其中包含圍檁、水平支撐、水平立柱等。在施工之前，需要對支撐布置的方式、支撐系統(tǒng)預頂力要求、周邊環(huán)境要求為基礎(chǔ)計算工況。在內(nèi)支撐建設(shè)過程中，需要梳理內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的施工順序，控制開挖的深度和時間，提升檢查的周密性，使得各個地方的建設(shè)具有協(xié)調(diào)性，并在各個結(jié)構(gòu)相互契合過程中，保持正常功能，支撐到整體建設(shè)結(jié)束。

在內(nèi)支撐系統(tǒng)施工過程中，要根據(jù)施工方案對深基坑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性進行保障。在周邊支護發(fā)生形變時，內(nèi)支撐系統(tǒng)能夠發(fā)揮作用[6]。根據(jù)支護結(jié)構(gòu)的特性可知，施工工序是由一側(cè)向另一側(cè)進行的，但是根據(jù)實際施工需要，從中間向兩邊開展施工也存在可行性。

4.3 深基坑土方開挖

在土方開挖時，盡管現(xiàn)在施工水平在不斷上升，但是此施工過程中仍舊存在一定的不安全因素，需要施工人員對其進行有效地解決。

首先，需要對其中的關(guān)鍵節(jié)點進行有效控制，嚴禁出現(xiàn)超挖的現(xiàn)象，保持勻速開挖，以便對開挖的速度進行有效控制，避免進程過快造成土方變形，甚至對周邊土體的穩(wěn)定性造成影響，出現(xiàn)塌方的可能，使得現(xiàn)場管理出現(xiàn)困難等情況。因此在土方開挖過程中，需要進行分層，每一層干燥土質(zhì)挖深不能超過3 m。若是遇到軟土層，則實際開挖的深度不能超過5 m。此時一定要謹記，若是沒有對深基坑進行基礎(chǔ)支護，則需要減少基坑開挖后暴露的時間，減少深基坑由于水分流失出現(xiàn)變形的情況。如在周圍設(shè)置了具有一定支護或是防范作用的圍護樁、錨索等，深基坑維護周圍的土體仍舊會發(fā)生偏移[7]。

其次，深基坑底部存在變形或是土體隆起的情況，大部分是因為上部土層開挖造成的卸荷回彈。還有一部分是因為土方開挖對土體造成嚴重的擠壓作用，此種作用使得土體出現(xiàn)了塑流。土體從物理學角度而言屬于連續(xù)體，即一段土體發(fā)生事故，則與其連接的土體也會發(fā)生相應的位移，使得周邊的土體不斷出現(xiàn)沉降或側(cè)移的情況，進而造成周邊建筑物或是管線等出現(xiàn)損害，喪失主要的使用功能。

最后，在施工過程中，要對各個環(huán)節(jié)給予高度關(guān)注，從各個層面開展施工控制，提升實際建設(shè)效果。在開挖過程中可應運用人工與機械配合的方式，當機械挖掘的深度與設(shè)計的深度接近時，應先預留出50～80 cm 的土層，再配以人工挖掘的方式進行。若是土層位于巖層的下方，并且當時的條件不利于挖掘工作開展時，可以運用爆破的方式松動土方，但是要注意爆破時火藥的用量，避免爆破對周邊的物體造成破壞。在土方作業(yè)之前，需要提前查明基巖面和周圍土體之間是否存在斷層、裂縫等情況，若存在要對其進行及時處理。

4.4 支撐拆除

在地下主體結(jié)構(gòu)建設(shè)時，需要拆除混凝土內(nèi)支撐梁。拆除下層混凝土支撐時要注意保護深基坑支護結(jié)構(gòu)主體，避免上層支撐及鋼管立柱受到損壞。鋼筋混凝土水平支護過程中要采用人工鑿除的方式或是運用爆破的方法進行。人工鑿除會將支撐分為若干段，并運用起吊設(shè)備將其移出施工地點[8]。在移除之后對其作鑿碎處理，并就地掩埋，防止其對整體施工造成不良影響。在爆破拆除過程中，需要根據(jù)實際情況，運用專業(yè)爆破人員開展爆破施工。在爆破之前需要對主體結(jié)構(gòu)進行防護，以免對其造成影響。

5 深基坑施工BIM 技術(shù)應用分析

首先，BIM技術(shù)在模型創(chuàng)建中的運用能夠貫穿于整個基坑建設(shè)生命周期中，包括設(shè)計、施工、檢測等各個階段。在設(shè)計基坑支護施工之前，應根據(jù)探測參數(shù)建立符合工程建設(shè)的模型，其包括地層、水文、支護結(jié)構(gòu)、周邊等信息，并且涵蓋施工工序、進度安排、施工預算等資源配置信息，使深基坑建設(shè)模型具有科學性和合理性。為保證深基坑具有準確性和完善性，需要將各個信息之間的關(guān)系及邏輯性輸入到模型中，進而為后續(xù)工作的開展提供基礎(chǔ)[9]。

其次，在深基坑施工中，BIM模型能適當簡化支護結(jié)構(gòu)，并依賴計算機數(shù)據(jù)處理能力改善深基坑與計算機模型之間的互聯(lián)性，進而控制失誤率，提升整體工程建設(shè)效果。在現(xiàn)有造價軟件中，不能對二維圖紙中涵蓋的數(shù)據(jù)進行直接統(tǒng)計，而運用BIM技術(shù)創(chuàng)建深基坑施工模型，則直接能將其中的數(shù)據(jù)信息進行集成，并根據(jù)創(chuàng)建的模型進行規(guī)劃。工程建筑項目的相關(guān)信息都需要統(tǒng)籌和計算，BIM技術(shù)的運用有效避免了人工計算量存在的誤差，并且對支護工程設(shè)計方案的調(diào)整給予技術(shù)支持，使整體工程項目實現(xiàn)了自動數(shù)據(jù)實時更新，避免造價模型數(shù)據(jù)更新不及時造成的滯后風險。

最后，在工程建設(shè)管理過程中運用BIM技術(shù)，能提升現(xiàn)場施工的指揮能力，規(guī)范施工操作，使施工操作更具有科學性和合理性。深基坑施工具有一定的復雜性和危險性，因此在構(gòu)件施工過程中，要對構(gòu)件進行合理布置，以提升整體施工效果。但是二維圖紙無法為整體施工提供幫助，并且還會對施工管理人員的現(xiàn)場指揮造成阻礙。BIM 技術(shù)的運用，能夠有效改變二維圖紙運用中的缺點，具有可視化、立體性、直接性的特點，能夠幫助深基坑建筑進行外形構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)的展現(xiàn)。在三維立體效果下，深基坑施工技術(shù)的指揮效果得到有效提升，在施工時能夠使其中的復雜節(jié)點得到良好控制，以此提升整體建設(shè)效果。

深基坑施工過程中，應跟隨施工進度進行整體項目的管理。傳統(tǒng)管理方式主要進行人工推動，使得整體項目的管理復雜程度不斷提升。在實際管理過程中，一些細節(jié)節(jié)點容易被忽視，對整體工程進度管理效果造成影響。但是運用BIM模型，能夠使施工規(guī)范化、合理化，能夠根據(jù)相應的平臺將材料信息和建設(shè)信息進行智能化管理，以此為基礎(chǔ)，對各個環(huán)節(jié)所需要的材料用量進行合理計算，并根據(jù)實際需要和范圍規(guī)定設(shè)置出施工整體方案，展現(xiàn)建設(shè)項目整體推進動態(tài)化的施工過程，為施工的控制提供技術(shù)性手段，使得施工規(guī)劃和進度得到優(yōu)化管理。

6 結(jié)語

建設(shè)工程施工過程中運用BIM 技術(shù)具有重要意義。BIM技術(shù)的運用能有效提升工作效率和工作質(zhì)量。BIM技術(shù)具有三維可視化、可模擬化功能，在實際運用過程中能夠根據(jù)現(xiàn)場勘查的數(shù)據(jù)對施工工藝和施工方案進行優(yōu)化，減少或避免建設(shè)現(xiàn)場存在施工工序的沖突，提升整體工程的實際效益，使其達到最大化。